[发明专利]一种基于摩擦力的机器人控制方法、装置及设备

说明书

本申请公开了一种基于摩擦力的机器人控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过预先基于目标机器人的关节电机的电参数和目标机器人关节的结构参数，间接地建立关节电机的运动参数与摩擦力的摩擦力辨识模型，在实际控制过程中，获取关节电机的实时运动参数代入摩擦力辨识模型，得到实时摩擦力数据后，根据实时摩擦力数据和对关节电机的力控制目标数据，计算得到对关节电机的实际力控制数据，从而根据实际力控制数据对关节电机进行控制。因此，本申请提供的基于摩擦力的机器人控制方法无需加装力/力矩传感器即可实现基于摩擦力的机器人关节控制，兼具高控制精度和低成本的有益效果。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种基于摩擦力的机器人控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

图1为一种绳驱关节机器人驱动部分的结构示意图；图2为图1所示绳驱关节机器人驱动部分的正视图；图3为图1所示绳驱关节机器人驱动部分的侧视图；图4为图1所示绳驱关节机器人驱动部分的另一角度结构示意图；图5为本申请实施例提供的一种绳驱关节机器人驱动部分的连接示意图。如图1-4所示，绳驱关节机器人的驱动部分主要由关节电机101、驱动器102、减速器103、绳索绞盘104、编码器107等机构件组成。如图5所示，控制器105接收传感器106获得的机器人的状态量，并根据控制模型控制驱动器102驱动电机101，电机101带动减速器103进而带动绳索以控制机器人关节运动。

在力交互的场景中，机器人需要获取精确的力、速度以及位置控制，基于伺服电机驱动的旋转关节传动系统中，不可避免的存在摩擦，摩擦的存在是系统低速运行速度产生波动的重要原因，在闭环跟踪低速运动目标和精确定位时产生滞滑、爬行以及极限环等有害特性。

目前还未有对绳驱关节机器人所提出的基于摩擦力的控制方案。而在其他电机控制方案中，通常通过加装力传感器及力矩传感器的方式来获取力矩，继而基于辨识动力学模型参数理论确定摩擦力并进行补偿。

然而，这种加装力/力矩传感器的方式增加了结构复杂度并导致较高成本，不具备良好的经济性和通用性。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于摩擦力的机器人控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，用于在无需加装力/力矩传感器的前提下实现摩擦力辨识并基于摩擦力对机器人进行关节控制，兼具高控制精度和低成本的有益效果。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于摩擦力的机器人控制方法，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。

可选的，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；