CN113601509A - 一种多自由度机械臂柔性控制方法和系统 - Google Patents

一种多自由度机械臂柔性控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种多自由度机械臂柔性控制方法和系统，属于多自由度机械臂控制技术领域，解决如何在机械臂末端工具改变时，仅通过负载参数辨识的方式得到负载重力和重心位置，自动进行负载参数补偿的问题；根据机械臂特性进行运动学建模，辨识机械臂末端工具负载参数，包括重力和重心位置，获取六维力传感器力反馈，进行工具负载参数补偿；补偿后力数据代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节，采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，自动进行负载参数补偿控制；方案在末端工具改变时，只需通过负载参数辨识的方式得到工具重力和重心位置，自动进行负载参数补偿，提高工作效率。

Description

一种多自由度机械臂柔性控制方法和系统
技术领域
本发明属于多自由度机械臂控制技术领域，涉及一种多自由度机械臂柔性控制方法和系统。
背景技术
当前机械臂可以代替人工完成许多复杂且精细的操作任务，传统机械臂通过示教空间位置点的方式完成具体任务，此时机械臂末端一般处于自由空间，即机械臂末端与外部无刚性接触，这种方式对位置控制的精度要求很高，如搬运和码垛机器人。对于机械臂末端与外部有刚性接触的情况，如打磨任务要求机械臂末端和操作目标保持恒力接触；装配任务要求机械臂不仅要控制末端工具到达精确的位置，还要求和环境避免刚性碰撞；当位置控制出现偏差或存在扰动时，末端与外部之间作用力增大，导致机械臂关节承受力矩增大，如果超过力矩限定值，会损坏机械臂结构甚至造成安全事故。在这些任务中，机械臂都需要表现出不同程度的柔性特性。
现有技术中，公开号为CN111216136A、公开日期为2020年6月2日的中国发明专利申请《一种多自由度机械手臂控制系统、方法、存储介质、计算机》具体公开了：建立坐标系；进行建立的坐标系之间的变换，将坐标点的参考系由上一个转换为下一个，确认末端点的位置坐标；确定ID6190旋转模块的旋转角度，使得机械手臂正向面对目标点，求解个各选转模块的旋转角度；通过对轨迹进行微分，逐段求解，然后通过调用机械手臂底层的控制接口实现整个联动控制过程；使用自带的EV-MRobot三维仿真系统和Matlab的机器人工具箱，显示七自由度机械手臂的位姿。
上述中国发明专利申请的技术方案虽然在联动运动过程进行优化，提高机械手臂联动的稳定性，减少了抖动，但是并未解决在机械臂末端工具改变时，如何自动进行负载参数补偿的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何设计一种多自由度机械臂柔性控制方法和系统，在机械臂末端工具改变时，仅通过负载参数辨识的方式得到负载重力和重心位置，自动进行负载参数补偿。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明的目的在于提供一种机械臂柔性控制系统和方法，以满足上述背景技术中提出的需求。基于末端六维力传感器的柔性控制系统可以降低机器人结构的复杂度和成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多自由度机械臂柔性控制方法，包括以下步骤：
S1、根据机械臂连杆参数，采用MDH方式建立各关节坐标系，获得相邻两关节坐标系的齐次变换矩阵,进而计算获得机械臂运动学模型；再根据建立的机械臂运动学模型进行关节角度和末端位置姿态值之间相互求解；
S2、辨识安装在机械臂的六维力传感器的负载末端参数，通过建立负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程，读取若干组末端不同姿态下的力传感器数据，采用最小二乘法辨识负载参数；
S3、实时获取力传感器数据，并补偿负载末端参数影响，获得负载末端实际所受外力，并建立末端任意位置姿态下，末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式；
S4、将补偿后的力数据，代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，将调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节；
S5、采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令。
根据机械臂特性进行运动学建模，辨识机械臂末端工具负载参数，包括重力和重心位置，获取六维力传感器力反馈，进行工具负载参数补偿；补偿后力数据代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节，采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令；本发明的技术方案使机械臂末端工具在受到外部力作用时表现出柔性特性，并且柔性度可调，保证了机械臂的安全性；在末端工具改变时，只需通过负载参数辨识的方式得到工具重力和重心位置，自动进行负载参数补偿，提高工作效率。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S2中所述的负载参数包含传感器末端工具的负载重力和重心位置。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S2中所述的负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程为：
Figure BDA0003214134500000031
负载重力计算式为：
Figure BDA0003214134500000032
式中，[FxS FyS FzS]T为力信号分量，[MxS MyS MzS]T为力矩信号分量，[p]为向量p对应的反对称矩阵，(pxS pyS pzS)为负载重心位置在传感器坐标系下的表示。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S3中所述的末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式为：
Figure BDA0003214134500000033
Figure BDA0003214134500000034
式中，
Figure BDA0003214134500000035
表示负载末端坐标系OE相对传感器坐标系Os的齐次变换矩阵，
Figure BDA0003214134500000036
为负载重力向量转换到传感器坐标系下的力和力矩向量表示,
Figure BDA0003214134500000037
为负载重力坐标系下的重力向量表示。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S4中所述的柔性控制策略采用基于位置的导纳控制模型，其控制方程为：
Figure BDA0003214134500000038
每个控制周期内的计算公式如下：
Figure BDA0003214134500000039
Figure BDA00032141345000000310
Figure BDA00032141345000000311
其中，M为惯性系数矩阵，B为阻尼系数矩阵，K为刚度系数矩阵，xd为期望轨迹，Fd为末端期望力和力矩，Fs为六维力读取传感器数据，Fe为将六维力传感器采集的数据经过补偿算法后得到的末端受到的力和力矩；Δx为经过导纳模型计算后的末端位姿变化量,qu为逆解计算得到的关节位置，调整M、K、B，可以使机械臂末端在不同方向上具备不同程度的柔性。
一种多自由度机械臂柔性控制系统，包括：机械臂运动学模块、运动指令模块、轨迹规划模块、负载参数辨识模块、力信号采集和补偿模块；
所述的机械臂运动学模块：根据机械臂连杆参数，采用MDH方式建立各关节坐标系，获得相邻两关节坐标系的齐次变换矩阵,进而计算获得机械臂运动学模型；再根据建立的机械臂运动学模型进行关节角度和末端位置姿态值之间相互求解；
所述的负载参数辨识模块：辨识安装在机械臂的六维力传感器的负载末端参数，通过建立负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程，读取若干组末端不同姿态下的力传感器数据，采用最小二乘法辨识负载参数；
所述的力信号采集和补偿模块：实时获取力传感器数据，并补偿负载末端参数影响，获得负载末端实际所受外力，并建立末端任意位置姿态下，末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式；
所述的轨迹规划模块：将补偿后的力数据，代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，将调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节；
所述的运动指令模块：采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令。
作为本发明技术方案的进一步改进，负载参数辨识模块中所述的负载参数包含传感器末端工具的负载重力和重心位置。
作为本发明技术方案的进一步改进，负载参数辨识模块中所述的负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程为：
Figure BDA0003214134500000041
负载重力计算式为：
Figure BDA0003214134500000042
式中，[FxS FyS FzS]T为力信号分量，[MxS MyS MzS]T为力矩信号分量，[p]为向量p对应的反对称矩阵，(pxS pyS pzS)为负载重心位置在传感器坐标系下的表示。
作为本发明技术方案的进一步改进，力信号采集和补偿模块中所述的末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式为：
Figure BDA0003214134500000051
Figure BDA0003214134500000052
式中，
Figure BDA0003214134500000053
表示负载末端坐标系OE相对传感器坐标系Os的齐次变换矩阵，
Figure BDA0003214134500000054
为负载重力向量转换到传感器坐标系下的力和力矩向量表示,
Figure BDA0003214134500000055
为负载重力坐标系下的重力向量表示。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的轨迹规划模块中所述的柔性控制策略采用基于位置的导纳控制模型，其控制方程为：
Figure BDA0003214134500000056
每个控制周期内的计算公式如下：
Figure BDA0003214134500000057
Figure BDA0003214134500000058
Figure BDA0003214134500000059
其中，M为惯性系数矩阵，B为阻尼系数矩阵，K为刚度系数矩阵，xd为期望轨迹，Fd为末端期望力和力矩，Fs为六维力读取传感器数据，Fe为将六维力传感器采集的数据经过补偿算法后得到的末端受到的力和力矩；Δx为经过导纳模型计算后的末端位姿变化量,qu为逆解计算得到的关节位置，调整M、K、B，可以使机械臂末端在不同方向上具备不同程度的柔性。
本发明的优点在于：
根据机械臂特性进行运动学建模，辨识机械臂末端工具负载参数，包括重力和重心位置，获取六维力传感器力反馈，进行工具负载参数补偿；补偿后力数据代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节，采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令；本发明的技术方案使机械臂末端工具在受到外部力作用时表现出柔性特性，并且柔性度可调，保证了机械臂的安全性；在末端工具改变时，只需通过负载参数辨识的方式得到工具重力和重心位置，自动进行负载参数补偿，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种多自由度机械臂柔性控制系统结构图；
图2是本发明实施例一的参数辨识原理图；
图3是本发明实施例一的机械臂柔性控制系统流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
实施例一
如图1所示，一种多自由度机械臂柔性控制系统包括：机械臂运动学模块、运动指令模块、轨迹规划模块、负载参数辨识模块、力信号采集和补偿模块、柔性控制策略模块；该柔性控制系统适用于多自由度机械臂，多自由度机械臂包含若干个关节，每个关节安装一个电机；机械臂采用6轴工业机械臂或协作臂中的一种。
所述的机械臂运动学模块用于对机械臂进行运动学建模，包括建模单元和正逆运动学单元；所述建模单元：根据机械臂连杆参数，采用MDH方式建立各关节坐标系，获得相邻两关节坐标系的齐次变换矩阵
Figure BDA0003214134500000061
进而计算获得机械臂运动学模型；所述正逆运动学单元：根据建立的机械臂运动学模型，实现关节角度和末端位置姿态值之间相互求解。
所述的运动指令模块用于对机械臂进行运动控制；包括路径规划单元和安全检测单元；所述路径规划单元用于规划机械臂始末点之间的空间路径；运动路径包含末端直线运动指令(MOVEL)、末端圆弧运动指令(MOVEC)和关节运动指令(MOVEJ)，根据指令参数生成机械臂运动路径方程，生成的路径仅包含机械臂位置信息，不包含速度信息；安全检测单元用于根据实时采集机械臂关节位置和速度数据，判断机械臂是否可能发生结构自碰撞、是否接近奇异点、是否超过设定阈值，如果发生结构自碰撞，则发送机械臂停止运动指令，如果接近奇异点附近，则发送机械臂停止运动指令，如果超过位置和速度设定阈值，则发送机械臂停止运动指令。
所述的轨迹规划模块用于对机械臂运动路径进行实时插补并将插补点逆解得到各关节的运动轨迹；插补采用S型速度曲线方法对机械臂运动路径进行实时插补并将插补点经逆解计算得到各关节的运动轨迹；路径的起止位置速度和加速度均为0，当运动路径为关节运动时，无需进行逆解计算。
所述的负载参数辨识模块用于辨识安装在六维力传感器末端的负载参数；通过建立负载重力分量与重力矩分量的关系方程，读取若干组末端不同姿态下的六维力传感器的数据，采用最小二乘法辨识负载参数，所述负载参数包含六维力传感器末端工具的负载重力和重心位置。
如图2所示，在六维力传感器坐标系OS下建立负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系式；在负载不受外力情况，获取若干组末端工具在不同姿态下的传感器数据；采用最小二乘法辨识负载重力和重心位置。其中，负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系式为：
Figure BDA0003214134500000071
负载重力计算式为：
Figure BDA0003214134500000072
式中，[FxS FyS FzS]T为力信号分量，[MxS MyS MzS]T为力矩信号分量，(pxS pyS pzs)为负载重心位置在传感器坐标系下的表示。
所述的力信号采集和补偿模块用于获取机械臂末端法兰安装的六维力传感器的数据并计算负载末端实际所受外力；力信号采集和补偿模块包括采集单元和补偿单元，所述采集单元用于从六维力传感器采集力信号，所述补偿单元用于从采集的力传感器数据中去除负载重力分量，得到负载末端实际所受外力。
通过建立机械臂末端任意位置姿态下实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式，根据关系式计算末端实际所受外力。其中，机械臂末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式为：
Figure BDA0003214134500000073
Figure BDA0003214134500000081
式中，
Figure BDA0003214134500000082
表示负载末端坐标系OE相对传感器坐标系Os的齐次变换矩阵。[p]为向量p对应的反对称矩阵，
Figure BDA0003214134500000083
为负载重力向量转换到传感器坐标系下的力和力矩向量表示,
Figure BDA0003214134500000084
为负载重力坐标系下的重力向量表示。
所述的柔性控制策略模块用于将机械臂末端力数据转换为机械臂运动；根据基于位置的导纳控制方法，计算机械臂末端位置和姿态偏移量。通过调整导纳控制参数，使机械臂末端在不同方向上具有不同程度的柔性。柔性控制策略采用基于位置的导纳控制模型，其控制方程为：
Figure BDA0003214134500000085
每个控制周期内的计算公式如下：
Figure BDA0003214134500000086
Figure BDA0003214134500000087
Figure BDA0003214134500000088
其中，M为惯性系数矩阵，B为阻尼系数矩阵，K为刚度系数矩阵，xd为期望轨迹，Fd为末端期望力和力矩，Fs为六维力读取传感器数据，Fe为将六维力传感器采集的数据经过补偿算法后得到的末端受到的力和力矩；Δx为经过导纳模型计算后的末端位姿变化量,qu为逆解计算得到的关节位置，调整M、K、B，可以使机械臂末端在不同方向上具备不同程度的柔性。
实施例二
一种多自由度机械臂柔性控制方法，包括如下步骤：
(1)根据机械臂连杆参数，采用MDH(ModifiedDenavitHartenberg)方式建立各关节坐标系，获得相邻两关节坐标系的齐次变换矩阵,进而计算获得机械臂运动学模型；再根据建立的机械臂运动学模型，实现关节角度和末端位置姿态值之间相互求解。
(2)辨识安装在机械臂的六维力传感器的负载末端参数，通过建立负载重力分量与重力矩分量关系方程，读取若干组末端不同姿态下的力传感器数据，采用最小二乘法辨识负载参数，所述负载参数包含传感器末端工具的负载重力和重心位置；具体地，如图2所示，在传感器坐标系OS下建立负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系式；在负载不受外力情况，读取若干组末端工具在不同姿态下的传感器数据；采用最小二乘法辨识负载重力和重心位置。
负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系式为：
Figure BDA0003214134500000091
负载重力计算式为：
Figure BDA0003214134500000092
式中，[FxS FyS FzS]T为力信号分量，[MxS MyS MzS]T为力矩信号分量，(pxS pyS pzS)为负载重心位置在传感器坐标系下的表示。
(3)实时获取力传感器数据，并补偿负载末端参数影响，获得负载末端实际所受外力。具体地，建立末端任意位置姿态下，末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式，根据下列关系式计算末端实际所受外力。
其中，末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式为：
Figure BDA0003214134500000093
Figure BDA0003214134500000094
式中，
Figure BDA0003214134500000095
表示负载末端坐标系OE相对传感器坐标系Os的齐次变换矩阵。[p]为向量p对应的反对称矩阵，
Figure BDA0003214134500000096
为负载重力向量转换到传感器坐标系下的力和力矩向量表示,
Figure BDA0003214134500000097
为负载重力坐标系下的重力向量表示。
(4)将补偿后的力数据，代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，将调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节。
具体地，如图3所示，柔性控制策略采用基于位置的导纳控制模型，其控制方程为：
Figure BDA0003214134500000098
每个控制周期内的计算公式如下：
Figure BDA0003214134500000099
Figure BDA00032141345000000910
Figure BDA00032141345000000911
其中，M为惯性系数矩阵，B为阻尼系数矩阵，K为刚度系数矩阵，xd为期望轨迹，Fd为末端期望力和力矩，Fs为六维力读取传感器数据，Fe为将六维力传感器采集的数据经过补偿算法后得到的末端受到的力和力矩；Δx为经过导纳模型计算后的末端位姿变化量,qu为逆解计算得到的关节位置，调整M、K、B，可以使机械臂末端在不同方向上具备不同程度的柔性。
(5)采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令。具体地，当位置和速度超过阈值时，立即停止机械臂插补；若发生结构碰撞或接近奇异点，立即向驱动器发送下使能命令，保证运行安全。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多自由度机械臂柔性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据机械臂连杆参数，采用MDH方式建立各关节坐标系，获得相邻两关节坐标系的齐次变换矩阵,进而计算获得机械臂运动学模型；再根据建立的机械臂运动学模型进行关节角度和末端位置姿态值之间相互求解；
S2、辨识安装在机械臂的六维力传感器的负载末端参数，通过建立负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程，读取若干组末端不同姿态下的力传感器数据，采用最小二乘法辨识负载参数；
S3、实时获取力传感器数据，并补偿负载末端参数影响，获得负载末端实际所受外力，并建立末端任意位置姿态下，末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式；
S4、将补偿后的力数据，代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，将调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节；
S5、采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度机械臂柔性控制方法，其特征在于，步骤S2中所述的负载参数包含传感器末端工具的负载重力和重心位置。
3.根据权利要求2所述的一种多自由度机械臂柔性控制方法，其特征在于，步骤S2中所述的负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程为：
Figure FDA0003214134490000011
负载重力计算式为：
Figure FDA0003214134490000012
式中，[FxS FyS FzS]T为力信号分量，[MxS MyS MzS]T为力矩信号分量，[p]为向量p对应的反对称矩阵，(pxS pyS pzS)为负载重心位置在传感器坐标系下的表示。
4.根据权利要求3所述的一种多自由度机械臂柔性控制方法，其特征在于，步骤S3中所述的末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式为：
Figure FDA0003214134490000013
Figure FDA0003214134490000021
式中，
Figure FDA0003214134490000022
表示负载末端坐标系OE相对传感器坐标系Os的齐次变换矩阵；
Figure FDA0003214134490000023
为负载重力向量转换到传感器坐标系下的力和力矩向量表示,
Figure FDA0003214134490000024
为负载重力坐标系下的重力向量表示。
5.根据权利要求4所述的一种多自由度机械臂柔性控制方法，其特征在于，步骤S4中所述的柔性控制策略采用基于位置的导纳控制模型，其控制方程为：
Figure FDA0003214134490000025
每个控制周期内的计算公式如下：
Figure FDA0003214134490000026
Figure FDA0003214134490000027
Figure FDA0003214134490000028
其中，M为惯性系数矩阵，B为阻尼系数矩阵，K为刚度系数矩阵，xd为期望轨迹，Fd为末端期望力和力矩，Fs为六维力读取传感器数据，Fe为将六维力传感器采集的数据经过补偿算法后得到的末端受到的力和力矩；Δx为经过导纳模型计算后的末端位姿变化量,qu为逆解计算得到的关节位置，调整M、K、B，可以使机械臂末端在不同方向上具备不同程度的柔性。
6.一种多自由度机械臂柔性控制系统，其特征在于，包括：机械臂运动学模块、运动指令模块、轨迹规划模块、负载参数辨识模块、力信号采集和补偿模块；
所述的机械臂运动学模块：根据机械臂连杆参数，采用MDH方式建立各关节坐标系，获得相邻两关节坐标系的齐次变换矩阵,进而计算获得机械臂运动学模型；再根据建立的机械臂运动学模型进行关节角度和末端位置姿态值之间相互求解；
所述的负载参数辨识模块：辨识安装在机械臂的六维力传感器的负载末端参数，通过建立负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程，读取若干组末端不同姿态下的力传感器数据，采用最小二乘法辨识负载参数；
所述的力信号采集和补偿模块：实时获取力传感器数据，并补偿负载末端参数影响，获得负载末端实际所受外力，并建立末端任意位置姿态下，末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式；
所述的轨迹规划模块：将补偿后的力数据，代入柔性控制策略模块，计算的位姿偏移量并调整机械臂实时插补目标轨迹点，将调整后的目标轨迹点逆解后发送到机械臂关节；
所述的运动指令模块：采集机械臂运动过程中的关节位置和速度，若位置和速度超过阈值则发送停止机械臂运动指令；若发生结构碰撞或接近奇异点，则发送停止机械臂运动指令。
7.根据权利要求6所述的一种多自由度机械臂柔性控制系统，其特征在于，负载参数辨识模块中所述的负载参数包含传感器末端工具的负载重力和重心位置。
8.根据权利要求7所述的一种多自由度机械臂柔性控制系统，其特征在于，负载参数辨识模块中所述的负载重力分量与重力矩分量及重心坐标关系方程为：
Figure FDA0003214134490000031
负载重力计算式为：
Figure FDA0003214134490000032
式中，[FxS FyS FzS]T为力信号分量，[MxS MyS MzS]T为力矩信号分量，[p]为向量p对应的反对称矩阵，(pxs pys pzS)为负载重心位置在传感器坐标系下的表示。
9.根据权利要求8所述的一种多自由度机械臂柔性控制系统，其特征在于，力信号采集和补偿模块中所述的末端实际所受外力与负载参数及传感器数据的关系式为：
Figure FDA0003214134490000033
Figure FDA0003214134490000034
式中，
Figure FDA0003214134490000035
表示负载末端坐标系OE相对传感器坐标系Os的齐次变换矩阵；
Figure FDA0003214134490000036
为负载重力向量转换到传感器坐标系下的力和力矩向量表示,
Figure FDA0003214134490000037
为负载重力坐标系下的重力向量表示。
10.根据权利要求9所述的一种多自由度机械臂柔性控制系统，其特征在于，所述的轨迹规划模块中所述的柔性控制策略采用基于位置的导纳控制模型，其控制方程为：
Figure FDA0003214134490000038
每个控制周期内的计算公式如下：
Figure FDA0003214134490000039
Figure FDA0003214134490000041
Figure FDA0003214134490000042
其中，M为惯性系数矩阵，B为阻尼系数矩阵，K为刚度系数矩阵，xd为期望轨迹，Fd为末端期望力和力矩，Fs为六维力读取传感器数据，Fe为将六维力传感器采集的数据经过补偿算法后得到的末端受到的力和力矩；Δx为经过导纳模型计算后的末端位姿变化量,qu为逆解计算得到的关节位置，调整M、K、B，可以使机械臂末端在不同方向上具备不同程度的柔性。
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