基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统及其抑制方法技术方案

本发明专利技术涉及工业机器人领域，具体是基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统及其抑制方法，该系统包括：同步触发模块、机器人末端加速度获取模块、关节伺服系统、数据处理模块、数据存储模块、数据插补模块，其具体步骤如下：S1、运行；S2、计算加速度；S3、发送数据；S5、保存数据；S6、插补算法补偿数据；S7、实现抑制；利用三次样条插补方法对原始低速率步长的抖动补偿数据进行插补细分，在节省了数据存储空间的同时保证了抖动补偿数据的平滑性；利用关节伺服系统中速度观测器的输出生成抖动抑制补偿信号，降低了电机速度反馈引入的延迟的影响，提升了抖动抑制补偿信号的有效性。升了抖动抑制补偿信号的有效性。升了抖动抑制补偿信号的有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统及其抑制方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人领域，具体是基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统及其抑制方法。

技术介绍

[0002]工业机器人广泛应用于于汽车、化工、物流、家具、卫浴等众多工业领域，由于其在生产作业过程中是通过安装在其末端的执行器进行工作的，所以当机器人末端的出现抖动时将严重影响作业精度，机器人末端运行的稳定程度也是衡量机器人性能的一个重要指标。工业机器人这种串联式悬臂结构具有柔性大耦合强的特点，极易在多轴联动、快速启停、极限轨迹等工况下下出现末端抖动现象。现有的机器人末端抖动抑制方法主要有基于关节输出端位置传感器的抖动抑制方法和基于机器人末端传感器的迭代学习控制方法；前者由于需要在机器人关节输出端安装编码器，不仅提高了相关成本，而且对机器人关节的设计和加工提出了额外的要求；后者需要利用机器人末端安装的传感器对同一轨迹进行多次迭代学习，操作复杂且需要在迭代算法收敛的状态下才能达到较为理想的控制性能，限制条件较多。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提出基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：包括：同步触发模块(1)，用于在机器人运行初始时刻利用触发信号线同步触发加速度计和机器人控制器采集相关数据；机器人末端加速度获取模块(2)，以低采样率的控制周期采集机器人末端抖动的加速度数据；关节伺服系统(3)，以低采样速度的控制周期采集关节电机端反馈数据并将采集到的数据发送给下一工位；数据处理模块(4)，通过内置算法计算得到抖动抑制补偿量并发送给下一工位；数据存储模块(5)，将接收到的数据保存到存储器中，便于在设备重启后重复调用抖动补偿数据；数据插补模块(6)，从数据存储模块(5)中读取保存的低采样速率补偿数据，通过插补算法获取到伺服系统所需的高采样速率补偿数据，并将其发送给关节伺服系统(3)。2.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的同步触发模块(1)用于向机器人末端加速度获取模块(2)和关节伺服系统(3)发送触发信号。3.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的关节伺服系统(3)利用数据插补模块(6)输出的细分抖动抑制补偿量输出转矩以实现机器人末端的抖动抑制。4.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的机器人末端加速度获取模块(2)包括能够得到电机坐标系的电机端位置和转矩数据(21)、安装在机器人末端的加速度计获取的机器人末端加速度数据(22)、用于得到关节坐标系下的电机位置的关节坐标系转换模块(23)、能够根据关节柔性模型和关节坐标系下的相关数据计算关节端位置的关节端位置计算模块(24)、用于获取关节端位置计算模块(24)输出的关节端位置的机器人末端旋转矩阵计算模块(25)、根据关节端位置计算模块(24)得到的关节端速度计算模块(26)、计算得到机器人雅克比矩阵J与雅克比矩阵的导数的雅可比矩阵相关计算模块(28)、利用旋转变换矩阵可将机器人末端加速度数据转换到机器人基坐标系下的机器人基坐标系加速度计算模块(27)、根据机器人关节加速度与末端加速度映射关系最终计算得到前三个关节的关节加速度的关节加速度计算模块(29)。5.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的关节伺服系统(3)包括将抖动抑制补偿量经过减速机(37)作用到机械臂(38)上的电机(36)、用于给出速度指令信号的位置环输出(31)、用于输出经过细分的抖动抑制补偿转速作为实际的速度指令信号的抖动抑制模块(32)、根据修改后的速度指令信号和速度观测器输出的电机速度信号生成转矩指令信号的速度控制器(33)、输出对应的电流施加到电机(36)中以生成实际的电机转矩的转矩控制器(34)、根据转矩指令和电机转速输出观测转速用于速度闭环和抖动补偿信号生成的速度观测器(35)。6.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的数据处理模块(4)包括通过对机器人末端加速度获取模块(2)计算得到的关节端加速度积分可获取的关节端转速(41)、与关节端转速(41)的偏差作为衡量机器人末端的抖动原始信号的电机端观测转速(42)、通过对抖动原始信号进行滤波获取到单一频段的抖动分量的
带通滤波模块(43)、用于进行信号调理的输入整形模块(44)、对应的比例增益作为抖动补偿量原始信号的增益调整模块(45)、用于接收抖动补偿量原始信号的抖动抑制补偿量输出模块(46)。7.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的数据存储模块(5)包括上位控制器(51)、用于发送数据的总线通讯接口(52)、通过总线接口(52)发送抖动抑制原始补偿量的下位驱动器(53)、用于实现读写功能的外设驱动模块(54)、将数据处理模块(4)输出的原始抖动补偿量进行离线保存的数据存储器(55)。8.根据权利要求1所述的基于加速度计的机器人末端抖动抑制系统，其特征在于：所述的数据插补模块(6)包括原始数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：党进，王军，陈亮，储昭琦，王保糖，齐太安，林盛，王飞俊，
申请(专利权)人：上海埃奇机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：