[发明专利]基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法

说明书

本发明公开了基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，该控制方法旨在解决现有技术下不能在拉紧过程中不断减小接触力误差，且响应速度慢，而且无法保持接触力的稳定，系统不能同时控制力和位置，达不到关节模块所需的柔顺运动控制效果的技术问题。该控制方法，其步骤在于：步骤一：末端检测的力反馈经过阻抗控制模型进行滤波；步骤二：经过位置控制器+()()+g()+SC=，得到关节电机的驱动力矩。该控制方法利用运动补偿环境接触力，可以看成关节模块对外界环境的柔顺，目的是构建一个系统使得关节模块能同时控制力、位置，通过对反馈的力信号做预处理，响应速度快，有效保持接触力的稳定，从而令结果不断循环优化直至满足最终的结束条件为止。

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，具体涉及基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法。

背景技术

传统的机器人关节里面其实还有着非常复杂的减速机和制动抱闸机构，因此关节异常肥大，但是对于那些正被越来越多的应用于产线和设备周围的小型机器人来说，关节的尺寸就变得十分关键了，采用双定子调磁电机可以减小关节的尺寸，关节模块将多个机器人关节核心部件连接整合在一起，集成在一个模块化组件中，并被设计封装成适合机器人关节的 90°转角外形样式，可以作为一个完整的关节总成直接用在工业机器人的机械臂上。

目前，专利号为CN202011529388.6的发明专利公开了一种基于弹性元件的外骨骼关节力位复合柔顺控制方法，包括：步骤S1：根据电机数据采集控制信息，采集电机信息，获取电机数据采集结果信息；步骤S2：根据肢体姿态采集控制信息，采集肢体姿态信息，获取肢体姿态采集结果信息；步骤S3：根据人机交互力采集控制信息，采集人机交互力信息，获取人机交互力采集结果信息；步骤S4：根据电机数据采集结果信息、肢体姿态采集结果信息、人机交互力采集结果信息，获取力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息；所述力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息能够形成力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制。优选地，所述步骤S4包括：步骤S4 .1：根据力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息，采用弹性元件与执行机构并联的方式，对关节助力结构产生持续的负载力矩。其采用的是基于高综合度传感系统的智能控制算法，实现对关节电机的力位复合控制，但该控制方法不能在拉紧过程中不断减小接触力误差，且响应速度慢，而且无法保持接触力的稳定，系统不能同时控制力和位置，达不到关节模块所需的柔顺运动控制效果。

因此，针对上述电机关节模块无法保持接触力稳定的问题，亟需得到解决，以改善双定子调磁电机的使用场景。

发明内容

（1） 要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，该控制方法旨在解决现有技术下不能在拉紧过程中不断减小接触力误差，且响应速度慢，而且无法保持接触力的稳定，系统不能同时控制力和位置，达不到关节模块所需的柔顺运动控制效果的技术问题。

（2） 技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，其步骤如下：

步骤一：末端检测的力反馈经过阻抗控制模型进行滤波，根据快速RLS算法,其计算过程为：

（1）向前预测关系式：对于一个N阶的预测器，其瞬时后验前向预测误差可以表示为：，计算后验和先验前向预测误差之间的关系：，最小加权最小二乘误差的时间更新方程为：(k-1,N)+,转换因子的更新方程为：(k,N+1)=(k-1,N)，前向预测抽头系数向量更新方程为：=(k-1,N)，其中 (k,N+1)的更新方程为：(k,N+1)=+；

（2）后向预测关系式：后验和先验的后向预测误差关系表达式为：，最小加权最小二乘误差的时间更新方程为：(k-1,N)+，后向预测抽头系数向量更新方程为=(k,N)，其中 (k,N+1)的更新方程为： =–，则 (k,N+1)中的最后一个元素可以表示为：=，关于的更新方程为：=-；