一种机器人一体化关节摩擦特性模型的构建方法及系统技术方案

本发明专利技术提出的一种机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法及系统，所述方法包括：获取一体化关节的实际运行数据，以构建测试验证数据集；分析预设因素对摩擦特性的影响，建立一体化关节的理论摩擦模型；在验证数据集中选取BP神经网络的输入和输出数据，经过训练后，生成BP神经网络模型；通过确定的训练数据，基于BP神经网络模型建立一体化关节摩擦非线性部分的BP神经网络摩擦预测模型；将一体化关节的理论摩擦模型和BP神经网络摩擦预测模型线性叠加，生成一体化关节摩擦特性预测模型。本发明专利技术通过分析各种因素对一体化关节摩擦特性的影响，建立包括理论摩擦模型和神经网络模型的综合摩擦模型，便于后续基于模型进行摩擦补偿。擦补偿。擦补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人一体化关节摩擦特性模型的构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及一体化关节摩擦特性分析
，更具体的说是涉及一种机器人一体化关节摩擦特性模型的构建方法及系统。

技术介绍

[0002]一体化关节是一种由伺服电机、旋转编码器和精密谐波减速器组成的装置，具有结构紧凑、集成度高、重量轻、传动精度高、输出扭矩大的优点，多应用于机器人的小臂、腕部或手部。一体化关节采用集约式一体化中控设计，超薄型减速机搭配DC伺服电机一体化设计，一体化电机中央的贯穿孔可穿过配线，气管线，极大的方便了机器人整体设计，使机器人的设计走向模块化，轻量化，同时提升机器人在批量生产化时的合格率。因此，采用一体化关节的机器人在工业、医疗和海洋行业发挥了不可替代的作用。随着机器人行业的迅速发展，对一体化关节产业提出了更高的需求，但是一体化关节的控制精度却受到非线性摩擦的严重制约。
[0003]为了提高一体化关节的控制精度，对其摩擦特性的分析和研究是至关重要的。传统的方法是优化一体化关节的结构设计，尽量避免产生因加工装配导致的摩擦，但是这种方法只能减小关节摩擦转矩，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取一体化关节的实际运行数据，以构建测试验证数据集；S2：分析预设因素对一体化关节摩擦特性的影响，根据预设因素影响下的理论摩擦模型建立一体化关节的理论摩擦模型；S3：在验证数据集中选取BP神经网络的输入和输出数据，经过训练后，生成BP神经网络模型；S4：通过确定的训练数据，基于BP神经网络模型建立一体化关节摩擦非线性部分的BP神经网络模型，作为BP神经网络摩擦预测模型；S5：将一体化关节的理论摩擦模型和BP神经网络摩擦预测模型线性叠加，生成一体化关节摩擦特性预测模型。2.根据权利要求1所述的机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法，其特征在于，所述一体化关节的实际运行数据包括：一体化关节的输入端角位置、一体化关节的输入端转速、一体化关节的负载转矩、一体化关节的实际摩擦转矩和几何传动误差；所述测试验证数据集包括：一体化关节的输入端角位置、一体化关节的输入端转速、一体化关节的负载转矩、一体化关节的实际摩擦转矩。3.根据权利要求2所述的机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法，其特征在于，所述预设因素对一体化关节摩擦特性的影响包括：输入端转速对一体化关节摩擦特性的影响、几何传动误差对一体化关节摩擦特性的影响和负载转矩对一体化关节摩擦特性的影响；所述预设因素影响下的理论摩擦模型包括：一体化关节的输入端转速导致的Stribeck经典摩擦模型、几何传动误差导致的傅里叶级数摩擦模型和一体化关节的负载转矩导致的幂函数摩擦模型。4.根据权利要求3所述的机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法，其特征在于，所述根据预设因素影响下的理论摩擦模型建立一体化关节的理论摩擦模型，包括：通过分析一体化关节的输入端转速、几何传动误差和一体化关节的负载转矩对摩擦特性的影响，应用函数拟合方法建立关于影响因素的一体化关节的理论摩擦模型。5.根据权利要求4所述的机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法，其特征在于，所述BP神经网络的输入数据包括：一体化关节的输入端角位置、一体化关节的输入端转速、一体化关节的负载转矩和一体化关节的理论摩擦模型生成的预测值。6.根据权利要求5所述的机器人一体化关节摩擦特性预测模型的构建方法，其特征在于，所述BP神经网络的输出数据包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬帅，邓金栋，倪鹤鹏，邹风山，张承瑞，胡天亮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：