[发明专利]一种机器人抖动抑制方法

说明书

本发明公开了一种机器人抖动抑制方法，其特征是：对机器人各个关节进行分别控制；对于每个关节，将机器人柔性关节部分，用一个二质量系统间接代替；根据二质量系统模型求解电机端修正后的位置指令和速度前馈，将求解的电机端修正后的位置指令作为电机端的新位置给定信号，将求解的电机端修正后的速度前馈作为电机端的新速度前馈。本发明从上位机发送给电机的指令出发，以规划负载端的轨迹为目的，优化原上位机的规划轨迹，来达到抑制机器人末端抖动的目的。同时，为了防止在算法实施过程中二阶微分的噪声影响，利用上位机轨迹规划生成的加速度信号来实现对位置指令的调整。

技术领域

本发明涉及一种机器人抖动抑制方法。

背景技术

工业机器人由于减速机等柔性环节的存在，在定位时极易在末端甚至整个装置都发生抖动现象。在轨迹规划中，规划较为平缓的轨迹可以改善该现象，但是影响到了机器人的工作效率。输入整形法是为大家熟知的抑制柔性臂末端抖动的方法，但是该方法由于将指令进行了一定的延时处理，影响了机器人的工作效率。

由于在工业机器人中位置传感器一般用在电机侧，而不是负载侧，所以无法直接对负载端进行直接控制，产生末端位置偏差，易引起末端振动。所以有专利和文献提出通过一定的算法来估计负载位置，并用估算出的负载端信息做一些抖动抑制算法的处理。如采用观测器方法，实时观测负载转速和负载位置，并将观测结果直接作为补偿量，或者将观测到的负载位置和电机位置的差值作为补偿量，加入到伺服三环控制中，这些方法有一定抑制负载端抖动的作用，但是由于观测噪声和观测器滞后等问题，负载端的信息难以被准确估计，且改变了原来电机侧的控制结构，容易引起控制系统的不稳定。而本发明直接利用负载位置和电机位置之间的关系，以规划负载端的轨迹为目的，修正上位机发送给电机的指令，达到抖动抑制的目的。本发明不受实际系统的影响，只对电机侧的指令进行修正，未改变电机侧的控制结构，不会带来系统的不稳定问题。

还有部分文献为了消除系统中特定的抖动频率，利用陷波滤波器对电机指令进行滤波，该方法亦可以起到一定的抖动抑制目的，但是陷波滤波器的引入使得滤波后的指令存在一定的滞后。本发明虽然也对电机指令进行了一定的修正，但是不会带来指令滞后问题。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术存在的缺陷，提出一种机器人抖动抑制方法，基于负载轨迹规划和前馈控制，解决机器人在动作停止时的末端抖动问题。

本发明的基本技术思路是：

对机器人各个关节进行分别控制，对于单个关节，将机器人柔性关节部分，用一个二质量系统间接代替。

本发明以控制负载端运动平滑无抖动为目的，根据二质量系统模型求解电机端修正后的位置指令和速度前馈。将求解的电机端修正后的位置指令作为电机端的新位置给定信号，将求解的电机端修正后的速度前馈作为电机端的新速度前馈。

对于每个关节来说，其动力学方程可以简化为：

其中，T_e、T_L分别为电机电磁转矩、机械负载端负载转矩；

J_m、J_L分别为电机转动惯量、机械负载转动惯量；

J_M(＝N²J_m)为从电机端折算到负载端的电机转动惯量；

θ_m、θ_M、θ_L分别为电机位置、从电机端折算到负载端的电机位置、机械负载位置；

ω_m、ω_M、ω_L分别为电机转速、从电机端折算到负载端的电机转速、机械负载转速；