[发明专利]一种机器人负载辨识的方法

权利要求书

1.一种机器人负载辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立机器人空载运行时的动力学模型，公式如下：

步骤S2：建立各关节力矩与末端负载的关系，公式如下：

τ_i＝k_img+q_i；

步骤S3：根据当前关节位置q，速度加速度和摩擦力由动力学模型得到各关节空载力矩q_i；由各关节反馈力矩得到各关节力矩τ_i；

步骤S4：机器人运行时，每隔1s由各关节采集数据，计算一次负载质量和质心，取60s内负载质量和质心计算结果平均值，作为最终负载质量和质心；

步骤S5：负载辨识模式具有三种，分别为关闭辨识、实时辨识更新一次、实时辨识动态更新三种模式。

2.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S1中，M是惯性系数矩阵；C是粘滞摩擦系数矩阵；G是重力矩向量；是摩擦力。

3.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S2中，k_i为关节驱动力矩中与机器人末端负载相关的系数，k_i是末端在连杆坐标系i下的x轴分量，通过连杆坐标变换得到，不同关节、不同位姿时是不同的。

4.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S3中，q_i为关节驱动力矩中与机器人末端负载无关与连杆参数相关的系数，通过如下公式得到：

5.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S3中，力矩信息通过伺服驱动器本身经由电流乘以扭矩常数反馈得出，单位通常为0.1％，控制器根据各关节额定力矩进行转换后可得到各关节力矩τ_i，力矩信息还可通过负载力矩建模得到，即

τ_i＝q_i+τ_payload，

其中q为当前关节位置，为速度，为加速度，Φ为与各关节参数有关的常数，θ为惯性参数，包括负载质量m、负载质心m_xm_ym_z、负载惯量I_xxI_xyI_xzI_yyI_yzI_zz。

6.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S4中，负载质量每1s计算公式为：1s为默认计算频率，或通过显示设备配置计算频率，辨识轨迹为机器人3轴单独运动和5轴单独运动。

7.根据权利要求6所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述负载质量辨识还可通过最小二乘法进行。

8.根据权利要求6所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S4中，根据负载质量辨识结果，负载质心每1s计算公式为：1s为默认计算频率，或通过显示设备配置计算频率，辨识轨迹为机器人6轴单独运动。

9.根据权利要求8所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述负载质心辨识还可通过最小二乘法进行。

10.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S5中，三种负载辨识模式是独立的，不可同时存在，负载辨识模式是通过显示设备配置的，最终辨识结果通过显示设备显示。

11.根据权利要求1所述的一种机器人负载辨识的方法，其特征在于：所述步骤S5中，在实时辨识动态更新的负载辨识模式下的最终负载质量和质心数据每60s更新一次，最终负载质量和质心数据是60s内经由步骤S4所得数据；60s为默认更新频率，或通过显示设备配置更新频率。