【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人关节振动控制，具体涉及一种机器人关节振动控制方法和一种机器人关节振动控制系统。
技术介绍
1、机器人通常采用力矩电机结合轻量化谐波减速器的驱动传动方案，以提高负载自重比，并通过采用双编码器方案在电机端和经过减速器传动后的输出端各安装一个编码器，以提高定位精度。然而，由于谐波减速器本身的柔性特性，机器人关节的振动问题显著，振动抑制成为亟待解决的难题。
2、目前大多数机器人采用轨迹规划、输入整形或限波滤波器技术进行振动抑制。这些方法是通过滤除参考轨迹中的能够激发振动的频率成分，实现振动抑制的。但是，机器人关节的振动频率往往在关节伺服带宽内，通过上述方法在振动抑制的同时影响了伺服跟踪控制性能。另外，由于谐波减速器的刚度和效率随负载力矩，速度，温度等因素变化，振动频率的估计精度低，因此实际应用中，上述方法的振动抑制效果有限。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种机器人关节振动控制方法及系统，能够有效实现机器人关节振动抑制。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种机器人关节振动控制方法，所述机器人关节包括电机端、输出端、关节传动元件和速度控制器，所述振动控制方法包括以下步骤：获取所述机器人关节的参考速度；计算电机端速度、输出端速度和输出端加速度；将所述电机端速度作为初始反馈信号，将所述参考速度与所述初始反馈信号做差得到偏差速度并输入所述速度控制器，根据所述参考速度到所述电机端速度的第一开环传递函数，得到所述速
4、另外。根据本专利技术上述提出的机器人关节振动控制方法还可以具有如下附加技术特征：
5、根据本专利技术的一个实施例，所述速度控制器为速度比例积分控制器，所述速度比例积分控制器的控制参数包括速度比例控制参数和积分控制参数。
6、根据本专利技术的一个实施例，在所述初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到反馈信号的步骤具体包括：在所述初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到所述反馈信号的计算公式；基于所述反馈信号的计算公式、所述第一开环传递函数、所述参考速度到所述输出端速度的第二开环传递函数，得到所述参考速度到所述反馈信号的第三开环传递函数；根据所述速度控制器的所述初始控制参数和所述第三开环传递函数得到所述输出端加速度反馈系数的具体数值，得到所述反馈信号。
7、具体地，所述第一开环传递函数gm,open(s)为：
8、
9、其中，kv为所述速度比例控制参数，ki为所述积分控制参数，s为表示拉普拉斯算子，b表示电机端与转子相连的转动惯量，j表示减速器输出端与负载相连的转动惯量，ωn、ωz分别表示谐振频率和反谐振频率，ξn、ξz分别表示谐振频率和反谐振频率对应的阻尼比；
10、所述第二开环传递函数gl,open(s)为：
11、
12、所述第三开环传递函数g′m,open为：
13、
14、其中，ka为所述输出端加速度反馈系数，
15、优选地，在根据所述初始控制参数和所述反馈信号得到所述速度控制器的控制参数的步骤之后，还包括：对所述机器人关节进行重力前馈补偿和摩擦力前馈补偿。
16、此外，为实现上述目的，本专利技术还提出一种机器人关节振动控制系统。
17、一种机器人关节振动控制系统，所述机器人关节包括电机端、输出端、关节传动元件和速度控制器，所述系统包括：速度获取器，所述速度获取器用于获取所述机器人关节的参考速度；电机端速度观测器，所述电机端速度观测器用于计算电机端速度；输出端速度和加速度观测器，所述输出端速度和加速度观测器用于计算输出端速度和输出端加速度；振动控制器，所述振动控制器用于提供输出端加速度项；第一计算模块，所述第一计算模块用于将所述电机端速度作为初始反馈信号，将所述参考速度与所述初始反馈信号做差得到偏差速度并输入所述速度控制器，根据所述参考速度到所述电机端速度的第一开环传递函数，得到所述速度控制器的初始控制参数；第二计算模块，所述第二计算模块用于在所述初始反馈信号中加入所述输出端加速度项，得到反馈信号，其中，所述输出端加速度项为输出端加速度反馈系数与所述输出端加速度的乘积；所述系统根据所述初始控制参数和所述反馈信号得到所述速度控制器的控制参数，实现机器人关节的振动抑制，其中，所述速度控制器参数包括所述初始控制参数和所述输出端加速度反馈系数。
18、另外。根据本专利技术上述提出的机器人关节振动控制系统还可以具有如下附加技术特征：
19、根据本专利技术的一个实施例，所述速度控制器为速度比例积分控制器，所述速度比例积分控制器的控制参数包括速度比例控制参数和积分控制参数。
20、根据本专利技术的一个实施例，所述第二计算模块具体用于：在所述初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到所述反馈信号的计算公式；基于所述反馈信号的计算公式、所述第一开环传递函数、所述参考速度到所述输出端速度的第二开环传递函数，得到所述参考速度到所述反馈信号的第三开环传递函数；根据所述速度控制器的所述初始控制参数和所述第三开环传递函数得到所述输出端加速度反馈系数的具体数值，得到所述反馈信号。
21、具体地，所述第一开环传递函数gm,open(s)为：
22、
23、其中，kv为所述速度比例控制参数，ki为所述积分控制参数，s为表示拉普拉斯算子，b表示电机端与转子相连的转动惯量，j表示减速器输出端与负载相连的转动惯量，ωn、ωz分别表示谐振频率和反谐振频率，ξn、ξz分别表示谐振频率和反谐振频率对应的阻尼比；
24、所述第二开环传递函数gl,open(s)为：
25、
26、所述第三开环传递函数g′m,open为：
27、
28、其中，ka为所述输出端加速度反馈系数，
29、优选地，所述系统还包括：补偿模块，所述补偿模块用于对所述机器人关节进行重力前馈补偿和摩擦力前馈补偿。
30、本专利技术的有益效果：
31、本专利技术的机器人关节振动控制方法，通过将电机端速度作为初始反馈信号，得到速度控制器的初始控制参数，在初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到反馈信号，并根据初始控制参数和反馈信号得到速度控制器的控制参数，从而可以有效实现机器人关节振动抑制。
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1.一种机器人关节振动控制方法，所述机器人关节包括电机端、输出端、关节传动元件和速度控制器，其特征在于，所述振动控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，所述速度控制器为速度比例积分控制器，所述速度比例积分控制器的控制参数包括速度比例控制参数和积分控制参数。
3.根据权利要求2所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，在所述初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到反馈信号的步骤具体包括：
4.根据权利要求3所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，所述第一开环传递函数Gm,open(s)为：
5.根据权利要求1所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，在根据所述初始控制参数和所述反馈信号得到所述速度控制器的控制参数的步骤之后，还包括：对所述机器人关节进行重力前馈补偿和摩擦力前馈补偿。
6.一种机器人关节振动控制系统，所述机器人关节包括电机端、输出端、关节传动元件和速度控制器，其特征在于，所述系统包括：
7.根据权利要求6所述的机器人关节振动控制系统，其特征在于，所述速度
8.根据权利要求7所述的机器人关节振动控制系统，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：在所述初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到所述反馈信号的计算公式；基于所述反馈信号的计算公式、所述第一开环传递函数、所述参考速度到所述输出端速度的第二开环传递函数，得到所述参考速度到所述反馈信号的第三开环传递函数；根据所述速度控制器的所述初始控制参数和所述第三开环传递函数得到所述输出端加速度反馈系数的具体数值，得到所述反馈信号。
9.根据权利要求8所述的机器人关节振动控制系统，其特征在于，所述第一开环传递函数Gm,open(s)为：
10.根据权利要求6所述的机器人关节振动控制系统，其特征在于，所述系统还包括：补偿模块，所述补偿模块用于对所述机器人关节进行重力前馈补偿和摩擦力前馈补偿。
...【技术特征摘要】
1.一种机器人关节振动控制方法，所述机器人关节包括电机端、输出端、关节传动元件和速度控制器，其特征在于，所述振动控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，所述速度控制器为速度比例积分控制器，所述速度比例积分控制器的控制参数包括速度比例控制参数和积分控制参数。
3.根据权利要求2所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，在所述初始反馈信号中加入输出端加速度项，得到反馈信号的步骤具体包括：
4.根据权利要求3所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，所述第一开环传递函数gm,open(s)为：
5.根据权利要求1所述的机器人关节振动控制方法，其特征在于，在根据所述初始控制参数和所述反馈信号得到所述速度控制器的控制参数的步骤之后，还包括：对所述机器人关节进行重力前馈补偿和摩擦力前馈补偿。
6.一种机器人关节振动控制系统，所述机器人关节包括电机端、输出端、关节传动元件和速度控制器，其特征在于，所述系...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋仲康，崔元洋，王冲冲，辛强，朱志昆，
申请(专利权)人：遨博山东智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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