[发明专利]机器人控制装置

权利要求书

1.一种机器人控制装置，其控制具有位于电动机的旋转轴和连杆的旋转轴之间的弹性机构的机器人臂，并且具有角速度控制系统，该角速度控制系统对电动机的角速度执行比例/积分控制，并输出电流指令值给电动机，

该机器人控制装置包括：

观测器，其被配置为接收电动机的角速度和电流指令值作为输入，具有机器人臂的非线性动力学模型，并从受到使用等价于角速度控制系统的增益的比例/积分控制的电动机的角速度控制系统的仿真模型中估计连杆的角加速度、连杆的角速度、以及电动机的角速度；

第一反馈单元，其被配置为从由观测器所估计的连杆的角速度与由观测器所估计的电动机的角速度之差计算轴扭转角速度，并提供反馈给角速度控制系统；

第二反馈单元，其反馈由观测器所估计的连杆的角加速度给角速度控制系统；和

第一反馈常数计算单元，其当非线性动力学模型中的端部执行器负载具有低惯性时，在第二反馈单元上补偿端部执行器负载质量并增加惯性。

2.根据权利要求1的装置，进一步包括：

第二反馈常数计算单元，其被配置为在第二反馈单元上，补偿由机器人臂中的姿势变化所导致的惯性减小，并使惯性恒定，而不管姿势变化如何。

3.根据权利要求1的装置，进一步包括：

物理参数切换单元，其被配置为根据机器人臂的端部执行器负载的质量的分类来切换物理参数集，每个物理参数集包括被设置在非线性动力学模型中的惯性力矩、摩擦系数和弹簧系数。

4.根据权利要求1的装置，进一步包括：

物理参数切换单元，其被配置为根据机器人臂的端部执行器负载的质量的分类和在端部执行器负载的位置上的偏移量的分类来切换物理参数集，每个物理参数集包括被设置在非线性动力学模型中的惯性力矩、摩擦系数和弹簧系数。

5.根据权利要求1的装置，其中物理参数切换单元包括：

表存储单元，其被配置为存储预先准备的各个端部执行器负载质量的速度阶跃响应数据、以及在获取速度阶跃响应数据中所使用的物理参数；

阶跃响应数据比较单元，其被配置为将机器人臂的速度阶跃响应数据与存储在表存储单元中的速度阶跃响应数据进行比较，并且基于比较的结果选择物理参数的初始值；和

物理参数优化单元，其被配置为获取机器人臂的速度阶跃响应数据，将所获取的速度阶跃响应数据与存储在表存储单元中的各个端部执行器负载质量的速度阶跃响应数据进行比较，基于比较的结果估计物理参数的初始值，通过使用所估计的物理参数的初始值来执行非线性优化计算以调节机器人的模拟阶跃响应波形以适合机器人的实际阶跃响应波形，以及优化物理参数。

6.根据权利要求5的装置，其中物理参数优化单元在表存储单元中存储的端部执行器负载当中，选择使所获取的速度阶跃响应数据与各个端部执行器负载质量的速度阶跃响应数据之差的平方和最小的端部执行器负载，并且估计与所选择的端部执行器负载相对应的物理参数作为物理参数的初始值。