CN106737656A - 一种机器人负载惯量识别方法 - Google Patents

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宋吉来
张彦超
徐方
曲道奎
王宏玉
刘世昌
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control

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  • Robotics (AREA)
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Abstract

本发明涉及机器人自动化技术领域，尤其涉及一种机器人负载惯量识别方法，具体为：获取机器人电机在带载做加速运动时的加速转矩；设定转矩限制值以得到峰值转矩；再次使机器人电机带载做加速运动，计算加速阶段的加速度；获取电机的摩擦转矩值；根据计算得出负载惯量，对控制器参数进行调整。

Description

一种机器人负载惯量识别方法
技术领域
本发明涉及机器人自动化技术领域，尤其涉及一种机器人负载惯量识别方法。
背景技术
随着电机控制技术、计算机信息技术和电力电子技术的不断进步，交流电机伺服系统的应用越来越广泛。在机器人运动控制应用场合中，负载转动惯量值常常发生变化，且变化的相对值很大，是电机转子自身转动惯量的几倍甚至是十几倍。转动惯量的增加将导致系统动态响应变慢，可能会对系统的机械特性造成明显的影响，因此需要采取相应的措施，对系统进行有效的控制。同时，在交流伺服系统的实际应用中，调节器参数的确定是一项非常繁杂的工作，需要花费大量的时间和精力，而且必须具备丰富的工程经验才能取得良好的结果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种机器人负载惯量识别方法。根据辨识的实时值对PI控制器参数进行整定，该方法具体包括：
获取机器人电机在带载做加速运动时的加速转矩；
设定转矩限制值以得到峰值转矩；
再次使机器人电机带载做加速运动，计算加速阶段的加速度；
获取电机的摩擦转矩值；
根据计算得出负载惯量，对控制器参数进行调整。
优选的，在获取机器人电机在带载做加速运动时的加速转矩之前先确定机器人电机的基本参数。
优选的，所述基本参数包括额定转矩、电机惯量。
优选的，所述获取电机的摩擦转矩值具体为：给机器人电机一个转速指令，使电机慢速运动，慢慢减小转矩限制值直到电机速度为0，此时的转矩值为电机的摩擦转矩Tf。
优选的，所述方法还包括测量电机加速阶段的转矩TA，由上位机读出的峰值转矩Tp减去测量得到的摩擦转矩Tf来获得。
采用本发明的技术方案，能达到如下有益效果：在本技术方案中，首先辨识出电机转子和负载的转动惯量，然后根据辨识的实时值对PI控制器参数进行调整，提高了系统动态性能。
附图说明
图1为本发明实施例移动机器人相对位姿估计方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
实施例一
S11：获取机器人电机在带载做加速运动时的加速转矩。
首先确定机器人电机的基本参数，该基本参数包括额定转矩、电机惯量等。使机器人电机在带有负载的情况下做加速运动，此时对电机的转矩不做任何限制，获取加速转矩TA及反馈的转速曲线。
S12：设定转矩限制值以得到峰值转矩。
根据转矩曲线测得在加速阶段的峰值转矩Tp，该峰值转矩Tp为一常量。
S13：再次使机器人电机带载做加速运动，计算加速阶段的加速度。
再次使机器人电机带载做加速运动，此次运动的加速阶段的转矩为步骤S12中得到的峰值转矩Tp，计算加速阶段的加速度α，如公式(1)所示
其中，Δv与Δt均可从曲线中读出。
S14：获取电机的摩擦转矩值。
给机器人电机一个转速指令，使电机慢速运动，慢慢减小转矩限制值直到电机速度为0，此时的转矩值为电机的摩擦转矩Tf。。
S15:根据计算得出负载惯量，对控制器参数进行调整。
根据步骤S11-S14中得出的各参数可计算出机器人负载的惯量。由公式(2)及公式(3)得出公式(4)
TA＝(JMotor+JLoad)×α (2)
电机加速阶段的转矩TA可由上位机读出的峰值转矩Tp减去测量得到的摩擦转矩Tf来获得，即
TA＝Tp-Tf (3)
其中TA为电机加速阶段的转矩，JMotor电机惯量，JLoad负载惯量，α电机加速度。根据计算得出的负载惯量对控制器参数进行调整。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种机器人负载惯量识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取机器人电机在带载做加速运动时的加速转矩；
设定转矩限制值以得到峰值转矩；
再次使机器人电机带载做加速运动，计算加速阶段的加速度；
获取电机的摩擦转矩值；
根据计算得出负载惯量，对控制器参数进行调整。
2.如权利要求1所述的机器人负载惯量识别方法，其特征在于，在获取机器人电机在带载做加速运动时的加速转矩之前先确定机器人电机的基本参数。
3.如权利要求2所述的机器人负载惯量识别方法，其特征在于，所述基本参数包括额定转矩、电机惯量。
4.如权利要求1所述的机器人负载惯量识别方法，其特征在于，所述获取电机的摩擦转矩值具体为：给机器人电机一个转速指令，使电机慢速运动，慢慢减小转矩限制值直到电机速度为0，此时的转矩值为电机的摩擦转矩Tf。
5.如权利要求4所述的机器人负载惯量识别方法，其特征在于，所述方法还包括测量电机加速阶段的转矩TA，由上位机读出的峰值转矩Tp减去测量得到的摩擦转矩Tf来获得。
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