CN110083127B - 一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法及系统，所述方法先获取各关节的实际转动位置；其次根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；然后根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；最后根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制，克服了现有应用时机限制，精度低以及响应慢的问题。

Description

一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法及系统
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法及系统。
背景技术
多关节机器人在运行中每个关节的姿态都在发生改变，各关节伺服电机的负载惯量也会有明显变化，在伺服驱动器的调节器参数固定不变时，负载惯量变化将导致单关节响应特性发生明显改变，进而造成多关节响应特性的不一致，以及机械手末端控制性能下降，因此，针对惯量变化的自适应控制是高性能多关节机器人控制系统中亟需解决的重要问题。
现有驱动器产品拥有的自适应控制功能，主要是根据加减速状态下的转矩和转速变化，计算出负载惯量变化，进而对调节器进行参数调整，以达到自适应控制目的，但存在以下缺点：一是应用时机有限制；仅能在系统速度发生改变显著改变时才能进行，在速度变化慢、加速度小情况下由于加减速转矩小，算法无法有效运行。二是精度不高，响应慢；为了精度需要，速度变化和转矩变化采样周期长，并需要进行滤波处理，使算法响应特性较慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法及系统，克服了现有应用时机限制，精度低以及响应慢的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法，所述方法包括：
获取各关节的实际转动位置；
根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；
根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；
根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制。
可选的，所述根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量，具体包括：
根据所述各关节的实际转动位置确定各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率；
根据所述各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率确定各关节执行电机端的负载惯量。
可选的，所述根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益，具体公式为：
Figure GDA0002588863160000021
其中，ki为第i个关节对应的速度环的最优增益，JMi为为第i个关节执行电机惯量，JLi为第i个关节执行电机端的负载惯量，KT为电机转矩常数，τω为转速环响应一阶时间常数，i为大于等于1且小于等于N的整数，N为机器人关节的个数。
本发明还提供一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制系统，所述系统包括：
获取模块，用于获取各关节的实际转动位置；
负载惯量确定模块，用于根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；
最优增益确定模块，用于根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；
控制模块，用于根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制。
可选的，所述负载惯量确定模块，具体包括：
变化率确定单元，用于根据所述各关节的实际转动位置确定各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率；
负载惯量确定单元，用于根据所述各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率确定各关节执行电机端的负载惯量。
可选的，所述根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益，具体公式为：
Figure GDA0002588863160000031
其中，ki为第i个关节对应的速度环的最优增益，JMi为为第i个关节执行电机惯量，JLi为第i个关节执行电机端的负载惯量，KT为电机转矩常数，τω为转速环响应一阶时间常数，i为大于等于1且小于等于N的整数，N为机器人关节的个数。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法，先获取各关节的实际转动位置；其次根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；然后根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；最后根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制，克服了现有应用时机限制，精度低以及响应慢的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法流程图；
图2为本发明实施例针对多关节机器人的伺服驱动器控制系统方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法及系统，克服了现有应用时机限制，精度低以及响应慢的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法流程图，如图1所示，本发明提供一种一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：获取各关节的实际转动位置；
步骤S2：根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；
步骤S3：根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；
步骤S4：根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制。
下面对各个步骤进行详细论述：
步骤S2所述根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量，具体包括：
步骤S21：根据所述各关节的实际转动位置确定各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率；
步骤S22：根据所述各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率确定各关节执行电机端的负载惯量。
六关节机器人负载惯量机械模型如下：
Figure GDA0002588863160000041
其中，Tr为矩阵求迹运算符，Uij为随着第j关节旋转角度发生变化，第i关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率，Mp为第p关节所在机械连杆的广义惯量矩阵，对设计好的机械臂来说各关节Mp为常量矩阵,Upi为随着第i关节旋转角度发生变化，第p关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率,
Figure GDA0002588863160000042
为Upi的转置矩阵。
不考虑耦合惯量，则令JLi＝Jii，则JLi为第i关节执行电机端的负载惯量。
步骤S3所述根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益，具体公式为：
Figure GDA0002588863160000051
其中，ki为第i个关节对应的速度环的最优增益，JMi为为第i个关节执行电机惯量，JLi为第i个关节执行电机端的负载惯量，KT为电机转矩常数，τω为转速环响应一阶时间常数，i为大于等于1且小于等于N的整数，N为机器人关节的个数，即N为6。
本发明公开一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法，先获取各关节的实际转动位置；其次根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；然后根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；最后根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制，克服了现有应用时机限制，精度低以及响应慢的问题。
图2为本发明实施例针对多关节机器人的伺服驱动器控制系统方框图，如图2所示，本发明还提供一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制系统，所述系统包括：
获取模块1，用于获取各关节的实际转动位置；
负载惯量确定模块2，用于根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；
最优增益确定模块3，用于根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；
控制模块4，用于根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制。
所述负载惯量确定模块2，具体包括：
变化率确定单元，用于根据所述各关节的实际转动位置确定各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率；
负载惯量确定单元，用于根据所述各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率确定各关节执行电机端的负载惯量。
最优增益确定模块3：根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益，具体公式为：
Figure GDA0002588863160000061
其中，ki为第i个关节对应的速度环的最优增益，JMi为为第i个关节执行电机惯量，JLi为第i个关节执行电机端的负载惯量，KT为电机转矩常数，τω为转速环响应一阶时间常数，i为大于等于1且小于等于N的整数，N为机器人关节的个数，即N为6。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取各关节的实际转动位置；
根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；
根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；
根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制；
所述根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量，具体包括：
根据所述各关节的实际转动位置确定各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率；
根据所述各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率确定各关节执行电机端的负载惯量；
所述根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益，具体公式为：
Figure FDA0002588863150000011
其中，ki为第i个关节对应的速度环的最优增益，JMi为为第i个关节执行电机惯量，JLi为第i个关节执行电机端的负载惯量，KT为电机转矩常数，τω为转速环响应一阶时间常数，i为大于等于1且小于等于N的整数，N为机器人关节的个数。
2.一种针对多关节机器人的伺服驱动器控制系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取各关节的实际转动位置；
负载惯量确定模块，用于根据所述各关节的实际转动位置确定各关节执行电机端的负载惯量；
最优增益确定模块，用于根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益；
控制模块，用于根据所述各速度环的最优增益对各关节对应的伺服驱动器进行控制；
所述负载惯量确定模块，具体包括：
变化率确定单元，用于根据所述各关节的实际转动位置确定各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率；
负载惯量确定单元，用于根据所述各关节所处连杆相对于机器人基座坐标系的变化率确定各关节执行电机端的负载惯量；
所述根据所述各关节执行电机端的负载惯量确定各速度环的最优增益，具体公式为：
Figure FDA0002588863150000021
其中，ki为第i个关节对应的速度环的最优增益，JMi为为第i个关节执行电机惯量，JLi为第i个关节执行电机端的负载惯量，KT为电机转矩常数，τω为转速环响应一阶时间常数，i为大于等于1且小于等于N的整数，N为机器人关节的个数。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112792813B (zh) * 2021-01-15 2022-07-05 中科新松有限公司 具备参数自动优化的机器人控制方法、控制装置及机器人

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101292418A (zh) * 2005-10-18 2008-10-22 株式会社安川电机 电动机控制装置及方法和程序存储介质
CN101850549A (zh) * 2010-04-30 2010-10-06 苏州博实机器人技术有限公司 一种机器人专用关节特性检测与参数调节装置
JP2013220501A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Jtekt Corp ロボット制御方法及びロボット制御装置
CN104391497A (zh) * 2014-08-15 2015-03-04 北京邮电大学 一种关节伺服系统参数辨识和控制参数在线优化方法
CN104993764A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 江西洪都航空工业集团有限责任公司 基于一种参数自整定的电机控制器及其控制方法
CN105643627A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 机器人运动控制的增益调整装置及方法
CN105827171A (zh) * 2015-01-05 2016-08-03 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种工业机器人增益调整方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6881886B2 (ja) * 2015-07-14 2021-06-02 キヤノン株式会社 制御方法、ロボット装置、および駆動装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101292418A (zh) * 2005-10-18 2008-10-22 株式会社安川电机 电动机控制装置及方法和程序存储介质
CN101850549A (zh) * 2010-04-30 2010-10-06 苏州博实机器人技术有限公司 一种机器人专用关节特性检测与参数调节装置
JP2013220501A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Jtekt Corp ロボット制御方法及びロボット制御装置
CN104391497A (zh) * 2014-08-15 2015-03-04 北京邮电大学 一种关节伺服系统参数辨识和控制参数在线优化方法
CN105643627A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 机器人运动控制的增益调整装置及方法
CN105827171A (zh) * 2015-01-05 2016-08-03 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种工业机器人增益调整方法
CN104993764A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 江西洪都航空工业集团有限责任公司 基于一种参数自整定的电机控制器及其控制方法

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