CN113655719B - 一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，力反馈装置包括平动自由度机构、转动自由度机构，以及控制箱；动态补偿处理单元包括参数辨识模块、补偿值计算模块；平动自由度机构末端连接有转动自由度机构；转动自由度机构与连接机构一相连；连接机构一与力传感器的一端连接；力传感器的另一端通过连接机构二固定在所述的滑台上；动态补偿处理单元可接收力传感器信息，还可与所述控制箱通信。动态误差建模与补偿方法包括基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，以及反馈力的补偿控制方法。本发明力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法提高了装置的力反馈精度。
Description
技术领域
本发明属于机器人学、控制科学、计算机科学、人机交互技术、传感技术的交叉领域，特别是涉及一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法。
背景技术
力反馈装置，是一种带力觉感知的人机接口装置，能够提高操作人员控制作业的临场感。一方面，它能通过测量操作者手部的位置信息作为控制指令控制机器人或者虚拟现实中的虚拟机器人跟踪人手的运动。另一方面，将机器人反馈回来的力触觉信息作为输入，控制电机输出力/力矩，使操作者感受到力反馈。从而产生在远地机器人工作现场或虚拟机器人工作现场的“身临其境”的力触觉临场感效果，实现带感觉的控制，或者在虚拟环境中产生真实的触摸感觉。
因此，力反馈的精度会很大程度上影响力触觉的真实感。现有对力反馈装置的研究多集中在机构及控制方法，如6自由度通用型异构式机器人手控器(发明专利申请号：02138700.1)，对于运动变化引起的力反馈精度变化的研究较少，多数衡量力反馈装置的指标其实都是静态情况下的。而实际上运动状态下会产生惯性力及科氏力，这就导致相同的电机输出情况下，动态时与静态时反馈力不同。因此，若在动态情况下仍然采用与静态情况下相同的控制方法，就会产生误差。若运动较为剧烈，则误差会非常明显。特别是如平面上推动物体这类动作，力反馈装置在持续运动，而反馈力应一直等于动摩擦力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，力反馈装置在动态情况下，由于惯性力、科氏力的影响，而产生的误差问题，本发明旨在提供一种高易用性、高通用性的力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，实现力反馈装置在动态情况下也能提供高精度反馈力。
本发明提供一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，具体步骤如下，
所述建模与补偿方法所述的动态误差建模与补偿方法包括基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，以及反馈力的补偿控制方法；所述基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，通过所述参数辨识模块进行实现，包括如下步骤：
步骤1，通过拉格朗日方程进行动力学建模，得到力反馈装置的动力学模型；
步骤2，反馈力设定值置为定值F；
步骤3，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；
步骤4，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；
步骤5，记录保存间隔时间、光电编码器数据；
步骤6，读取力传感器数据，即实际反馈力，记录保存实际反馈力；
步骤7，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入步骤8，若不是则回到步骤3；
步骤8，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；
步骤9，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入步骤10，若未到达则回到步骤3；
步骤10，将记录的光电编码器数据换算为关节角数据；
步骤11，根据所述步骤1中得到的力反馈装置的动力学模型，对其离散化，再通过关节角、间隔时间利用差分法替换掉关节角速度、关节角加速度，得到实际反馈力关于反馈力设定值、关节角、间隔时间的函数；将反馈力设定值、实际反馈力、关节角、间隔时间代入此自定义函数，以系统质量和转动惯量作为系数进行拟合，辨识出系统质量和转动惯量；
步骤12，结束参数辨识；
重复以上步骤，直到获得较好的参数辨识结果；
所述反馈力的补偿控制方法，通过所述补偿值计算模块进行实现，包括如下步骤：
步骤13，将所述步骤11中辨识出的系统质量和转动惯量代入所述步骤1中建立的动力学模型，得到辨识后的动力学模型；根据辨识后的动力学模型，推导出补偿值模型；
步骤14，反馈力设定值置为定值F；
步骤15，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；
步骤16，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；
步骤17，通过光电编码器当前数据计算当前关节角；通过当前关节角、上次关节角、间隔时间，利用差分法计算当前关节角速度；通过当前关节角速度、上次关节角速度、间隔时间，利用差分法计算当前关节角加速度；
步骤18，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入步骤19，若不是则回到步骤15；
步骤19，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；
步骤20，将反馈力设定值、当前关节角、当前关节角速度、当前关节角加速度代入所述步骤12中得到的补偿值模型，计算出补偿值；
步骤21，将补偿值发送到所述控制箱，实现补偿控制；
步骤22，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入步骤23，若未到达则回到步骤15；
步骤23，结束补偿控制。
所述建模与补偿方法配套装置包括力反馈装置、力传感器、连接机构、滑台、动态补偿处理单元，以及相应的动态误差建模与补偿方法。
作为本发明进一步改进，所述的力反馈装置包括平动自由度机构、转动自由度机构，以及控制箱；所述的平动自由度机构末端连接有转动自由度机构；所述的转动自由度机构与连接机构一相连；所述与连接机构一力传感器的一端连接；所述的力传感器的另一端通过连接机构二固定在所述的滑台上；所述动态补偿处理单元包括参数辨识模块、补偿值计算模块；所述动态补偿处理单元可接收力传感器信息，还可与所述控制箱通信；
所述平动自由度机构包括三个平动自由度；所述转动自由度机构包括三个转动自由度；所述平动自由度包括电机、光电编码器；所述转动自由度包括电机、光电编码器；电机通过控制箱进行驱动；光电编码器向控制箱发送光电编码器数据。
作为本发明进一步改进，所述步骤7中，对前两次数据进行舍去，是由于第一次计算间隔时间时，未开启过定时器，所计算的间隔时间无意义，需要舍弃；由于后续所述步骤11中使用差分法进行关节角速度的计算，所以第一次计算的角速度无意义，需要舍弃；由于后续所述步骤11中使用差分法进行关节角加速度的计算，所以第一次、第二次计算的角加速度无意义，需要舍弃。
作为本发明进一步改进，所述步骤18中，对前两次数据进行舍去，是由于第一次计算间隔时间时，未开启过定时器，所计算的间隔时间无意义，需要舍弃；由于所述步骤17中使用差分法进行关节角速度的计算，所以第一次计算的角速度无意义，需要舍弃；由于所述步骤17中使用差分法进行关节角加速度的计算，所以第一次、第二次计算的角加速度无意义，需要舍弃。
有益效果：
本发明的一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，使用力传感器得到力反馈装置实际反馈力，结合力反馈装置中光电编码器获得的关节角数据，进而可通过辨识获得力反馈装置系统质量和转动惯量参数；对于多数力反馈装置，均可以在不进行解构的情况下获得力反馈装置系统质量和转动惯量参数；易于实现，非常便利，具有通用性；在不具有力反馈装置质量和转动惯量参数时，或参数不够精确时亦可使用本发明进行动态误差补偿；本发明力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法提高了装置的力反馈精度。
附图说明
图1为本发明的系统组成示意图；
图2为本发明的实验系统安装简图一；
图3为本发明的实验系统安装简图二；
图4为本发明的力反馈装置机构简图一；
图5为本发明的力反馈装置机构简图二；
图6为本发明的系统质量和转动惯量参数辨识方法流程图；
图7为本发明的反馈力的补偿控制方法流程图；
图8为本发明的单自由度运动模型示意图；
图9为本发明的单自由度系统质量和转动惯量参数辨识实验结果；
图10为本发明的单自由度反馈力的补偿控制实验无补偿结果；
图11为本发明的单自由度反馈力的补偿控制实验有补偿结果；
图中：1、力反馈装置；1-1、平动自由度机构；1-1-1、平动自由度一；1-1-1-1、平动电机一；1-1-1-2、平动光电编码器一；1-1-2、平动自由度二；1-1-2-1、平动电机二；1-1-2-2、平动光电编码器二；1-1-3、平动自由度三；1-1-3-1、平动电机三；1-1-3-2、平动光电编码器三；1-2、转动自由度机构；1-2-1、转动自由度一；1-2-1-1、转动电机一；1-2-1-2、转动光电编码器一；1-2-2、转动自由度二；1-2-2-1、转动电机二；1-2-2-2、转动光电编码器二；1-1-3、转动自由度三；1-2-3-1、转动电机三；1-2-3-2、转动光电编码器三；1-3、控制箱；1-4、菱形机构；1-5、配重；1-6、平行连杆机构；1-7-1、连接架一；1-7-2、连接架二；1-7-3、支撑架；1-7-4、底座；1-8、平动机构末端；1-9、菱形机构末端；1-10、转动机构一；1-11、转动机构二；2、力传感器；3-1、连接机构一；3-2、连接结构二；4、滑台。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明旨在提供一种高易用性、高通用性的力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，实现力反馈装置在动态情况下也能提供高精度反馈力。
参照附图1、附图2、附图3，在一个具体应用实例中，本发明的一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，包括力反馈装置1、力传感器2、连接机构一3-1、连接机构二3-2、滑台4、动态补偿处理单元5，以及相应的动态误差建模与补偿方法。所述的力反馈装置1包括平动自由度机构1-1、转动自由度机构1-2，以及控制箱1-3；所述动态补偿处理单元5包括参数辨识模块5-1、补偿值计算模块5-2；
参照附图4、附图5，所述力反馈装置1包括底座1-7-4，与底座1-7-4相连的支撑架1-7-3，设在支撑架1-7-3上的连接架二1-7-2，设在连接架二1-7-2上的连接架一1-7-1，设在连接架一1-7-1上的平动电机二1-1-2-1和平动电机三1-1-3-1，与平动电机二1-1-2-1相连的平动光电编码器二1-1-2-2，与平动电机三1-1-3-1相连的平动光电编码器三1-1-3-2，与平动电机二1-1-2-1和平动电机三1-1-3-1的输出轴相连的平行连杆机构1-6，设在平行连杆机构1-6头部的配重1-5，与平行连杆机构1-6末端相连的平行机构末端1-8，设在平行机构末端1-8的平动电机一1-1-1-1，与平动电机一1-1-1-1相连的平动光电编码器一1-1-1-2，与平动电机一1-1-1-1的输出轴相连的菱形机构1-4，与菱形机构1-4相连的菱形机构末端1-9，设在菱形机构末端1-9上的转动电机一1-2-1-1，与转动电机一1-2-1-1相连的转动光电编码器一1-2-1-2，与转动电机一1-2-1-1的输出轴通过菱形机构末端1-9内的齿轮结构传动相连的转动机构一1-10，与转动机构一1-10相连的转动电机二1-2-2-1，与转动电机二1-2-2-1相连的转动光电编码器二1-2-2-2与转动电机二1-2-2-1的输出轴相连的转动机构二1-11，通过输出轴与转动机构二1-11相连的转动电机三1-2-3-1，与转动电机三1-2-3-1相连的转动光电编码器三1-2-3-2。
进一步地，参照附图2、附图3，所述连接机构一3-1与力传感器2的一端连接；所述的力传感器2的另一端通过连接机构二3-2固定在所述的滑台4上；从而可以获得力反馈装置1输出的实际反馈力。
进一步地，参照附图1，电机均通过控制箱1-3进行驱动；光电编码器向控制箱1-3发送光电编码器数据；所述动态补偿处理单元5可接收力传感器2的信息，还可与所述控制箱1-3进行通信；所述参数辨识模块5-1可接收力传感器2的信息，还可接收控制箱1-3发送的光电编码器数据；所述补偿值计算模块5-2，可接收控制箱1-3发送的光电编码器数据，还可向控制箱1-3发送补偿值。
结合附图6、附图7，所述的动态误差建模与补偿方法，包括基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法S1，以及反馈力的补偿控制方法S17。
所述基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法S1，通过所述参数辨识模块5-1进行实现，包括如下步骤：
S2：通过拉格朗日方程进行动力学建模，得到力反馈装置的动力学模型；
S3，反馈力设定值置为定值F；
S4，计数器计数值n1置为0，计数器用于读取数据的次数的记录；
S5，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；
S6，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；
S7，开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；
S8，记录保存当前间隔时间、光电编码器数据；
S9，读取力传感器数据，即实际反馈力，记录保存实际反馈力Fr；
S10，计数器计数值n1加一；
S11，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入S12，若不是则回到S5；
S12，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；
S13，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入S14，若未到达则回到S5；
S14，将记录保存的光电编码器数据换算为关节角数据；
S15，根据所述S2中得到的力反馈装置的动力学模型，对其离散化，再通过关节角θ、间隔时间Ts利用差分法替换掉关节角速度θ、关节角加速度θ，得到实际反馈力Fr关于反馈力设定值F、关节角θ、间隔时间Ts的函数；将反馈力设定值F、实际反馈力Fr、关节角θ、间隔时间Ts代入此自定义函数，以系统质量m和转动惯量j作为系数进行拟合，辨识出系统质量m和转动惯量j；
S16，结束参数辨识。
重复以上步骤，直到获得较好的参数辨识结果。
进一步地，所述反馈力的补偿控制方法S17，通过所述补偿值计算模块5-2进行实现，包括如下步骤：
S18，将所述S15中辨识出的系统质量m和转动惯量j代入所述S2中建立的动力学模型，得到辨识后的动力学模型；根据辨识后的动力学模型，推导出补偿值模型；
S19，反馈力设定值置为定值F；
S20，计数器计数值n2置为0，计数器用于读取数据的次数的记录；
S21，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；
S22，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；
S23，开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；
S24，通过光电编码器当前数据计算当前关节角θi；通过当前关节角θi、上次关节角θi-1、间隔时间Tsi，利用差分法计算当前关节角速度θi；通过当前关节角速度θi、上次关节角速度θi-1、间隔时间Tsi，利用差分法计算当前关节角加速度θi；
S25，计数器计数值n2加一；
S26，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入S27，若不是则回到S21；
S27，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；
S28，将反馈力设定值F、当前关节角θi、当前关节角速度θi、当前关节角加速度θi代入所述S18中得到的补偿值模型，计算出补偿值Fci；
S29，将补偿值Fci发送到所述控制箱，实现补偿控制；
S30，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入S31，若未到达则回到S21；
S31，结束补偿控制。
进一步地，结合附图8，在对平动自由度一1-1-1进行补偿的应用实例中，所述S2中使用拉格朗日进行动力学建模的推导过程如下：
l与r关系式为l＝2r，测量可得l＝0.15m
质心位置坐标为
由质心位置坐标得整体质心坐标、整体质心速度、整体质心加速度为
末端位置坐标、末端速度、末端加速度为
末端速度用矩阵表示为
因此，雅可比矩阵
拉格朗日方程为
将V＝0代入计算得动力学模型为
由虚功原理可得反馈力设定值F与τ关系式为τ＝4rcosθF
由杆的转动惯量公式可得
因此动力学模型可化为
其中，T为系统动能，V为系统势能，τ为平动电机一1-1-1-1输出转矩，j1为菱形机构1-4每边的连杆转动惯量，m1为菱形机构1-4每边的连杆质量，l为菱形机构1-4每边的连杆长度，r为菱形机构1-4每边的连杆长度的一半，c1、c2、c3、c4分别为各边连杆的中点，θ1为c1所在连杆与x轴夹角，m2为末端质量，m2包括菱形机构末端1-9、转动机构一1-10、转动机构二1-11、转动电机一1-2-1-1、转动光电编码器一1-2-1-2、转动电机二1-2-2-1、转动光电编码器二1-2-2-2、转动电机三1-2-3-1、转动光电编码器三1-2-3-2。
进一步地，所述S3中F设为10N。
进一步地，所述S15中，使用差分法获得关节角速度
关节角加速度代入动力学模型得所述S15中所述自定义函数
进一步地，参照附图9，参数辨识结果如图。未进行参数辨识时，粗略估计m1＝0.16kg，m2＝1.15kg，绘制曲线如图。以此作为起始点，进行自定义函数拟合，辨识得到m1＝0.22kg，m2＝1.618kg，进而绘制曲线如图；进行参数辨识后的曲线相比未进行参数辨识的曲线，很接近实际反馈力曲线，可以看出得到了较好的辨识结果。
进一步地，所述S11中，对前两次数据进行舍去，是由于第一次计算间隔时间时，未开启过定时器，所计算的间隔时间无意义，需要舍弃；由于所述S15中使用差分法进行关节角速度的计算，所以第一次计算的角速度无意义，需要舍弃；由于所述S15中使用差分法进行关节角加速度的计算，所以第一次、第二次计算的角加速度无意义，需要舍弃。
进一步地，所述S18中将辨识出的系统质量m1、m2和转动惯量j1代入所述S2中建立的动力学模型，得到辨识后的动力学模型为
进而结合Fci＝F-Fri推导出补偿值模型为
进一步地，S19中F设为5N。
进一步地，所述S24中，利用差分法计算当前关节角速度当前关节角加速度的公式为/>
进一步地，所述S26中，对前两次数据进行舍去，是由于第一次计算间隔时间时，未开启过定时器，所计算的间隔时间无意义，需要舍弃；由于所述S24中使用差分法进行关节角速度的计算，所以第一次计算的角速度无意义，需要舍弃；由于所述S24中使用差分法进行关节角加速度的计算，所以第一次、第二次计算的角加速度无意义，需要舍弃。当前关节角θi、当前关节角速度当前关节角加速度/>
进一步地，参照附图10、附图11，无补偿时，滑台运动前，实际反馈力约为4.99N；滑台运动停止后，实际反馈力约为5.02N；滑台运动过程中，正负最大误差分别为1.01N，-0.28N；平均误差为0.2N；平均正误差为0.52N，平均负误差为-0.20N；有补偿时，滑台运动前，实际反馈力约为4.79N。滑台运动停止后，实际反馈力约为4.90N；滑台运动过程中，正负最大误差分别为0.95N，-0.48N；平均误差为0.16N；平均正误差为0.37N，平均负误差为-0.18N；最大误差减小了0.06N，为理论反馈力的1.2％；平均误差减小0.04N，为理论反馈力的0.8％；平均正误差减小0.15N，为理论反馈力的3.0％；平均负误差减小0.02N，为理论反馈力的0.4％。经过本发明的力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法的补偿之后，力反馈装置的力反馈精度有明显提升。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例之一，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，具体步骤如下，其特征在于，
所述建模与补偿方法所述的动态误差建模与补偿方法包括基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，以及反馈力的补偿控制方法；
所述基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，通过参数辨识模块进行实现，包括如下步骤：
步骤1，通过拉格朗日方程进行动力学建模，得到力反馈装置的动力学模型；
动力学模型为
其中m1为菱形机构每边的连杆质量，c1、c2、c3、c4分别为各边连杆的中点，θ为c1所在连杆与x轴夹角，m2为末端质量，m2包括菱形机构末端、转动机构一、转动机构二、转动电机一、转动光电编码器一、转动电机二、转动光电编码器二、转动电机三、转动光电编码器三，为关节角加速度，/>为关节角速度，F为反馈力设定值，Fr为力反馈装置实际反馈力；
步骤2，反馈力设定值置为定值F；
步骤3，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；
步骤4，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；
步骤5，记录保存间隔时间、光电编码器数据；
步骤6，读取力传感器数据，即实际反馈力，记录保存实际反馈力；
步骤7，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入步骤8，若不是则回到步骤3；
步骤8，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；
步骤9，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入步骤10，若未到达则回到步骤3；
步骤10，将记录的光电编码器数据换算为关节角数据；
步骤11，根据所述步骤1中得到的力反馈装置的动力学模型，对其离散化，再通过关节角、间隔时间利用差分法替换掉关节角速度、关节角加速度，得到实际反馈力关于反馈力设定值、关节角、间隔时间的函数；将反馈力设定值、实际反馈力、关节角、间隔时间代入此自定义函数，以系统质量和转动惯量作为系数进行拟合，辨识出系统质量和转动惯量；
所述自定义函数
其中，Fri是使用差分法得到的Fr第i次离散值，θi是使用差分法得到的第i次离散值；
步骤12，结束参数辨识；
重复以上步骤，直到获得较好的参数辨识结果；
所述反馈力的补偿控制方法，通过补偿值计算模块进行实现，包括如下步骤：
步骤13，将所述步骤11中辨识出的系统质量和转动惯量代入所述步骤1中建立的动力学模型，得到辨识后的动力学模型；根据辨识后的动力学模型，推导出补偿值模型；
补偿值模型为
其中，Fci＝F-Fri，是利用差分法计算得到的当前关节角加速度，/>是利用差分法计算得到的当前关节角速度；
步骤14，反馈力设定值置为定值F；
步骤15，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；
步骤16，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；
步骤17，通过光电编码器当前数据计算当前关节角；通过当前关节角、上次关节角、间隔时间，利用差分法计算当前关节角速度；通过当前关节角速度、上次关节角速度、间隔时间，利用差分法计算当前关节角加速度；
步骤18，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入步骤19，若不是则回到步骤15；
步骤19，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；
步骤20，将反馈力设定值、当前关节角、当前关节角速度、当前关节角加速度代入所述步骤13中得到的补偿值模型，计算出补偿值；
步骤21，将补偿值发送到控制箱，实现补偿控制；
步骤22，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入步骤23，若未到达则回到步骤15；
步骤23，结束补偿控制；
所述建模与补偿方法配套装置包括力反馈装置、力传感器、连接机构、滑台、动态补偿处理单元，以及相应的动态误差建模与补偿方法。
2.根据权利要求1所述一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，其特征在于：
所述的力反馈装置包括平动自由度机构、转动自由度机构，以及控制箱；所述的平动自由度机构末端连接有转动自由度机构；所述的转动自由度机构与连接机构一相连；所述的力传感器一端与连接机构一力传感器的一端连接；所述的力传感器的另一端通过连接机构二固定在所述的滑台上；所述动态补偿处理单元包括参数辨识模块、补偿值计算模块；所述动态补偿处理单元可接收力传感器信息，还可与所述控制箱通信；
所述平动自由度机构包括三个平动自由度；所述转动自由度机构包括三个转动自由度；所述平动自由度包括电机、光电编码器；所述转动自由度包括电机、光电编码器；电机通过控制箱进行驱动；光电编码器向控制箱发送光电编码器数据。
3.根据权利要求2所述一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，其特征在于：所述步骤7中，对前两次数据进行舍去，是由于第一次计算间隔时间时，未开启过定时器，所计算的间隔时间无意义，需要舍弃；由于后续所述步骤11中使用差分法进行关节角速度的计算，所以第一次计算的角速度无意义，需要舍弃；由于后续所述步骤11中使用差分法进行关节角加速度的计算，所以第一次、第二次计算的角加速度无意义，需要舍弃。
4.根据权利要求2所述一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，其特征在于：所述步骤18中，对前两次数据进行舍去，是由于第一次计算间隔时间时，未开启过定时器，所计算的间隔时间无意义，需要舍弃；由于所述步骤17中使用差分法进行关节角速度的计算，所以第一次计算的角速度无意义，需要舍弃；由于所述步骤17中使用差分法进行关节角加速度的计算，所以第一次、第二次计算的角加速度无意义，需要舍弃。
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Citations (5)
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| US5266875A (en) * | 1991-05-23 | 1993-11-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Telerobotic system |
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| CN106313044A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-01-11 | 华南理工大学 | 一种工业机器人前馈力矩补偿方法 |
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| CN113021340A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 机器人的控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
-
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Patent Citations (5)
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| Title |
|---|
| 主从遥操作机器人系统的附加反馈力补偿方法;今天;从敬德;;天津工业大学学报;37(01);正文第74-82页 * |
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| Publication number | Publication date |
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