一种基于序列拆分方法的机器人动力学验证方法技术

本发明专利技术提供了一种基于序列拆分方法的机器人动力学验证方法，以及一种机器人验证系统，该系统包括仿真系统与实物验证平台；所述仿真系统能够获取机器人各关节的实际运动轨迹，将所述机器人的运动轨迹进行序列拆分，得到每个关节的运动曲线与负载曲线，并发送到所述实物验证平台；所述实物验证平台能够响应于所述每个关节的运动曲线与负载曲线，分时对所述机器人的各个关节进行加载测试，将测试得到的实际运动轨迹返回至所述仿真系统中，从而实现各种复杂工况的机器人动力学全面验证。现各种复杂工况的机器人动力学全面验证。现各种复杂工况的机器人动力学全面验证。

【技术实现步骤摘要】
一种基于序列拆分方法的机器人动力学验证方法


[0001]本专利技术涉及一种机器人的验证系统及方法，特别是用于机器人动力学测试验证的综合工作性能的系统及方法。

技术介绍

[0002]机器人动力学特性对其运动作业的表现有着至关重要的影响，如果未能准确获取机器人的动力学特性，存在着非常大的不确定性和安全性问题。然而，机器人是机械结构、驱动、电控与传感等高性能综合结果，存在人机共存作业环境、感知、动力学与控制等复杂非线性耦合问题，对机器人动力学准确建模与辨识。因此，搭建机器人验证系统，指导机器人控制算法研究，验证机器人高性能稳定运动作业的可行性与安全性至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于机器人动力学验证的系统及方法，
[0004]本专利技术的技术方案如下。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种机器人验证系统，包括仿真系统与实物验证平台；
[0006]所述仿真系统能够获取机器人各关节的实际运动轨迹，将所述机器人的运动轨迹进行序列拆分，得到每个关节的运动曲线与负载曲线，并发送到所述实物验证平台；
[0007]所述实物验证平台能够响应于所述每个关节的运动曲线与负载曲线，分时对所述机器人的各个关节进行加载测试，将测试得到的实际运动轨迹返回至所述仿真系统中，从而实现各种复杂工况的全面验证。
[0008]优选地，所述运动曲线包括机器人各关节的运动轨迹曲线和前馈力矩曲线；所述负载曲线包括各关节的实际力矩曲线。
[0009]优选地，所述仿真系统包括机器人运动规划装置、系统动力学前馈装置、序列拆分装置；
[0010]所述机器人运动规划装置能够根据所述机器人的作业任务进行运动规划，得到机器人各关节的运动轨迹，发送到所述系统动力学前馈装置和所述序列拆分装置；
[0011]所述系统动力学前馈装置用于根据所述各关节的运动轨迹进行计算得到关节前馈力矩，并发送到所述序列拆分装置；
[0012]所述序列拆分装置能够分解所述机器人各关节的运动轨迹，得到各个关节的运动轨迹曲线；还能够分解所述关节前馈力矩，得到各个关节的前馈力矩曲线。
[0013]优选地，所述仿真系统还包括序列整合装置和机器人运动仿真系统；
[0014]所述序列整合装置能够对所述机器人各关节的实际运动轨迹进行整合，并发送到所述机器人运动仿真系统；
[0015]所述机器人运动仿真系统实现机器人运动特性的仿真分析，获取各个关节所需的驱动力矩；
[0016]所述序列拆分装置能够分解所述各个关节所需的驱动力矩，得到各个关节的实际
力矩曲线。
[0017]优选地，所述实物验证平台包括加载装置；
[0018]所述加载装置按照所述仿真系统计算出的单关节负载力矩曲线进行分时加载，模拟真实的关节负载力矩。
[0019]优选地，所述加载装置包括：
[0020]可实现机器人关节惯性加载。
[0021]优选地，所述实物验证平台还能够对机器人关节的真实运动情况进行测试，从而得到各关节的实际运动轨迹。
[0022]本专利技术第二方面提供一种机器人的验证方法，包括如下步骤：
[0023]步骤S1，在仿真系统中根据机器人需要开展的作业任务进行设计，实现机器人的运动规划；
[0024]步骤S2，将规划得到的机器人各关节运动轨迹进行关节前馈力矩计算，并对其进行序列拆分，分解为各个关节的运动轨迹曲线；
[0025]步骤S3，将得到的关节前馈力矩进行序列拆分，分解得到各个关节的前馈力矩曲线；
[0026]步骤S4，将序列拆分得到的各个关节运动轨迹与前馈力矩发送各实际机械臂关节用于运动控制；
[0027]步骤S5，对机器人整机进行模拟仿真，获取关节的实际力矩值；
[0028]步骤S6，所有关节的力矩值经过序列拆分得到各关节的实际力矩曲线，用于关节负载模拟；
[0029]步骤S7，对机器人关节的真实运动情况进行测试，从而得到各关节的实际运动轨迹；
[0030]步骤S8，对各关节实际运动轨迹经过序列整合，驱动仿真模型获得下一步关节的实际力矩值。
[0031]本专利技术将机器人仿真系统与实物验证平台有机的结合在了一起，通过机器人仿真系统同时获取机器人各关节负载情况，通过实物验证平台分时对各个关节进行运动性能验证。
附图说明
[0032]图1是实物测试系统加载平台示意图，
[0033]图2是本专利技术的机器人验证系统结构示意图。
具体实施方式
[0034]如附图1所示，本专利技术中涉及的机器人验证系统的整体方案如图1所示，其包括仿真系统与实物验证平台两大部分。
[0035]仿真系统中包括机器人整机的动力学模型，可以实现机器人运动特性的仿真分析，获取各个关节所需的驱动力矩。在一优选的实施方式中，所述仿真系统能够获取机器人各关节的实际运动轨迹，将所述机器人的运动轨迹进行序列拆分，得到每个关节的运动曲线与负载曲线，并发送到所述实物验证平台。
[0036]所述实物验证平台能够响应于所述每个关节的运动曲线与负载曲线，分时对所述机器人的各个关节进行加载测试，将测试得到的实际运动轨迹返回至所述仿真系统中，从而实现各种复杂工况的验证。
[0037]在一优选的实施方式中，实物验证系统为加载装置，用于模拟运动时，各个关节受到的负载力矩情况。加载装置按照仿真系统计算出的单关节负载力矩曲线进行分时加载，模拟真实的关节负载力矩。通过序列拆分可以利用若干组实验机器人所有的关节运动情况进行验证，实现机器人验证。
[0038]如图2所示，根据本专利技术的机器人验证系统在进行测试时，所采用的具体流程如下。
[0039]步骤S1，在仿真系统中根据机器人需要开展的作业任务进行设计，实现机器人的运动规划。
[0040]步骤S2，将规划得到的机器人各关节运动轨迹送到系统动力学前馈用于关节前馈力矩计算，并对其进行序列拆分，分解为各个关节的运动轨迹曲线。
[0041]步骤S3，将系统动力学前馈得到的关节前馈力矩进行序列拆分，分解得到各个关节的前馈力矩曲线。
[0042]步骤S4，将序列拆分得到的各个关节运动轨迹与前馈力矩发送各实际机械臂关节用于运动控制。
[0043]步骤S5，机器人运动仿真系统中可以对机器人整机进行模拟仿真，获取关节的实际力矩值。
[0044]步骤S6，所有关节的力矩值经过序列拆分得到各关节的实际力矩曲线，发送至实际系统的加载装置中用于关节负载模拟。
[0045]步骤S7，在实物验证平台中可以对机器人关节的真实运动情况进行测试，从而得到各关节的实际运动轨迹。
[0046]步骤S8，各关节实际运动轨迹经过序列整合发送至机器人运动仿真系统中，驱动仿真模型获得下一步关节的实际力矩值。
[0047]通过上述过程将机器人仿真系统与实物验证平台有机的结合在了一起，通过机器人仿真系统同时获取机器人各关节负载情况，通过实物验证平台分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人验证系统，包括仿真系统与实物验证平台；所述仿真系统能够获取机器人各关节的实际运动轨迹，将所述机器人的运动轨迹进行序列拆分，得到每个关节的运动曲线与负载曲线，并发送到所述实物验证平台；所述实物验证平台能够响应于所述每个关节的运动曲线与负载曲线，分时对所述机器人的各个关节进行加载测试，将测试得到的实际运动轨迹返回至所述仿真系统中，从而实现各种复杂工况的全面验证。2.根据权利要求1所述的一种机器人验证系统，其特征在于，所述运动曲线包括机器人各关节的运动轨迹曲线和前馈力矩曲线；所述负载曲线包括各关节的实际力矩曲线。3.根据权利要求2所述的一种机器人验证系统，其特征在于，所述仿真系统包括机器人运动规划装置、系统动力学前馈装置、序列拆分装置；所述机器人运动规划装置能够根据所述机器人的作业任务进行运动规划，得到机器人各关节的运动轨迹，发送到所述系统动力学前馈装置和所述序列拆分装置；所述系统动力学前馈装置用于根据所述各关节的运动轨迹进行计算得到关节前馈力矩，并发送到所述序列拆分装置；所述序列拆分装置能够分解所述机器人各关节的运动轨迹，得到各个关节的运动轨迹曲线；还能够分解所述关节前馈力矩，得到各个关节的前馈力矩曲线。4.根据权利要求3所述的一种机器人验证系统，其特征在于，所述仿真系统还包括序列整合装置和机器人运动仿真系统；所述序列整合装置能够对所述机器人各关节的实际运动轨迹进行整合，并发送到所述机器人运动仿真系统；所述机器人运动仿真系统实现机器人运动特性的仿真分析，获取各个关节所需的驱动力矩；所述序列拆分...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志宏，李辉，黄销，沈明辉，马亦凡，莫洋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：