[发明专利]一种基于摩擦力的机器人控制方法、装置及设备

权利要求书

1.一种基于摩擦力的机器人控制方法，其特征在于，包括：

预先基于目标机器人的关节电机的电参数和所述目标机器人关节的结构参数，建立所述关节电机的运动参数与摩擦力的摩擦力辨识模型；

获取所述关节电机的实时运动参数；

将所述实时运动参数代入所述摩擦力辨识模型，得到实时摩擦力数据；

根据所述实时摩擦力数据和对所述关节电机的力控制目标数据，计算得到对所述关节电机的实际力控制数据；

根据所述实际力控制数据对所述关节电机进行控制。

2.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述基于目标机器人的关节电机的电参数和所述目标机器人关节的结构参数，建立所述关节电机的运动参数与摩擦力的摩擦力辨识模型，具体包括：

获取所述关节电机的电机扭矩常数；

对所述关节电机进行速度控制，得到电机转速集合和对应的电机驱动电流集合；

将所述电机驱动电流集合与所述电机扭矩常数相乘，得到电机驱动扭矩值集合；

将所述电机转速集合代入基于稳态摩擦力模型的辨识方程，得到理论摩擦扭矩值集合；

以最小化所述理论摩擦扭矩值集合和所述电机驱动扭矩值集合的差值绝对值为目标，求得所述关节电机的第一摩擦力辨识参数；

将所述第一摩擦力辨识参数代入所述基于稳态摩擦力模型的辨识方程，得到所述摩擦力辨识模型。

3.根据权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述稳态摩擦力模型具体为：

其中，M_f为辨识摩擦力，M_C为库仑摩擦力，M_S为静摩擦力，ω为所述关节电机的实时转速，ω_s为所述关节电机的临界转速，σ_2,θ1为刚性系数，σ_2,θ2为阻尼系数。

4.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述基于目标机器人的关节电机的电参数和所述目标机器人关节的结构参数，建立所述关节电机的运动参数与摩擦力的摩擦力辨识模型，具体包括：

获取所述关节电机的电机扭矩常数；

根据所述电机扭矩常数建立所述关节电机的关节转动动力学模型；

对所述关节电机进行逆M序列的位置控制，采集电机转速信息和电流信息，得到电机转速序列和对应的电机电流序列；

基于所述电机转速序列和所述电机电流序列拟合得到所述关节电机的第二摩擦力辨识参数；

根据所述第二摩擦力辨识参数确定所述关节电机的转动惯量和所述关节电机的等效阻尼系数；

将所述转动惯量和所述等效阻尼系数代入所述关节转动动力学模型得到所述摩擦力辨识模型。

5.根据权利要求4所述的机器人控制方法，其特征在于，所述摩擦力辨识模型具体为：

其中，τ_f为辨识摩擦力，τ_c为所述关节电机的最大静摩擦力，ω为所述关节电机的实时转速，B为所述等效阻尼系数。

6.根据权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述实时运动参数具体包括：所述关节电机的实时转速、所述关节电机的实时转速加速度和所述关节电机的实时位置；

所述根据所述实时摩擦力数据和对所述关节电机的力控制目标数据，计算得到对所述关节电机的实际力控制数据，具体包括：

根据所述实时摩擦力数据生成摩擦力补偿力；

将所述关节电机的转速控制目标减去所述实时转速的差值与预设的虚拟阻尼系数相乘，得到第一补偿力；

将所述关节电机的加速度控制目标减去所述实时转速加速度的差值与预设的虚拟摩擦力系数相乘，得到第二补偿力；

将所述关节电机的位置控制目标减去所述实时位置的差值与预设的虚拟刚度系数相乘，得到第三补偿力；

以所述关节电机的力控制目标、所述摩擦力补偿力、所述第一补偿力、所述第二补偿力和所述第三补偿力之和为所述关节电机的实际力控制值。