[发明专利]一种基于安全力控的工业机器人驱控系统

说明书

本发明公开了一种基于安全力控的工业机器人驱控系统，包括负载识别模块、DA转换模块、控制芯片和执行单元，负载识别模块的输出端与DA转换模块的输入端电性连接，DA转换模块的输出端与控制芯片的输入端电性连接，控制芯片的输出端与执行单元的输入端电性连接，负载识别模块的识别步骤包括：建立负载及机器人本体动力学参数模型，并将负载模型补偿到机器人本体模型当中形成一个完整机器人模型；建立机器人模型的激励轨迹。本发明通过设置负载识别模块、力矩数据采集处理、关节位置数据采集处理和控制芯片，使得该工业机器人的驱控系统控制精度得到大大提高，工业机器人在使用时安全性更好。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种基于安全力控的工业机器人驱控系统。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，随着工业机器人应用场景的不断扩展，应用任务对工业机器人的性能提出了越来越高的要求，机器人的动力学特性是影响其运动速度与控制精度的重要因素，动力学特性对机器人的影响可以通过动力学模型描述，动力学模型建立关节驱动力与运动之间的关系，该关系越准确则机器人的运动特性越容易准确控制，因此对机器人进行全面建模并准确获取其动力学参数，通过控制系统对其动力学特性进行分析，可提高工业机器人的运行安全性，当工业机器人在带负载时，需要将负载模型和机器人模型统一起来，而在机器人带负载的情况下，机器人本体与负载对关节力矩的贡献并不耦合，因此，无需重新辨识机器人本体动力学模型，只需进行重新辨识负载模型，但是现有的工业机器人驱控系统在使用时安全性不足，负载辨识模型的建立不够准确，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于安全力控的工业机器人驱控系统，以解决上述背景技术中提出的驱动系统控制精度低，工业机器人在使用时安全性不足的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于安全力控的工业机器人驱控系统，包括负载识别模块、DA转换模块、控制芯片和执行单元，所述负载识别模块的输出端与DA转换模块的输入端电性连接，所述DA转换模块的输出端与控制芯片的输入端电性连接，所述控制芯片的输出端与执行单元的输入端电性连接，所述负载识别模块的识别步骤包括：

S1：建立负载及机器人本体动力学参数模型，并将负载模型补偿到机器人本体模型当中形成一个完整机器人模型；

S2：建立机器人模型的激励轨迹，该完整机器人模型根据激励轨迹开始运动，采集运动过程中的力矩数据并进行处理，采集运动过程中的关节位置数据并进行处理；

S3：根据力矩数据和位置数据推导出负载的可辨识模型。

优选的，所述控制芯片设置为单芯多核异构SoC芯片。

优选的，所述执行单元设置为该工业机器人的驱动电机。

优选的，所述步骤S3中力矩数据通过加权最小二乘法进行优化。

优选的，所述步骤S3中位置数据设置为三维立体坐标数据。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过设置负载识别模块，基于已辨识的机器人本体动力学模型参数，根据Newton-Euler法推导出负载的可辨识模型，并将负载模型补偿到机器人本体模型当中，且通过加权最小二乘法对力矩数据进行优化，通过采集关节位置数据，精确推导出负载的可辨识模型，使得该工业机器人的动力学特性模型更加准确，驱控系统的控制精度得到提高。