申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-07-12

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN116749191B

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16;B25J17/02;B25J18/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2023.10.03#实质审查的生效;2023.09.15#公开

摘要：一种轻型协作机械臂关节的阻抗控制方法及系统，涉及机械臂关节控制领域，针对现有技术中减速器和力矩传感器的刚度并非无穷大，减速器和力矩传感器的刚度受限，进而降低了机械臂关节的运动精度的问题，本申请同时适用于关节在无障碍空间的高精度运动控制和有障碍物阻挡时的柔顺控制，无需切换控制律；本申请克服了关节谐波减速器和力矩传感器的弹性的影响，实现了关节刚度的精确调整。

主权项：1.一种轻型协作机械臂关节的阻抗控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：根据工作过程中机械臂关节的运动，构建动力学力矩；步骤二：利用关节力矩传感器获取工作过程中机械臂关节的力矩，并利用关节力矩传感器得到的力矩减去动力学力矩，得到关节工作过程中受到的外部力矩；步骤三：设定期望阻尼参数Bimp、期望刚度参数Kimp和期望惯量参数Mimp，并结合关节工作过程中受到的外部力矩，得到关节阻抗控制的关节阻抗力矩；步骤四：利用关节阻抗力矩和关节力矩传感器得到的力矩，得到电机期望轨迹的闭环补偿加速度，并对电机期望轨迹的闭环补偿加速度进行积分，进而得到电机期望轨迹的闭环补偿速度和电机期望轨迹的闭环补偿位置；步骤五：基于关节阻抗力矩，并考虑机械臂关节弹性的形变，得到电机期望轨迹的前馈位置修正量Δqf；步骤六：基于规划的关节期望位置、关节期望速度、关节期望加速度、电机期望轨迹的闭环补偿位置，电机期望轨迹的闭环补偿速度、电机期望轨迹的闭环补偿加速度以及电机期望轨迹的前馈位置修正量，得到电机期望位置、电机期望速度和电机期望加速度；所述电机期望位置、电机期望速度和电机期望加速度表示为： qr＝qd+Δqf+Δqb其中，qr、和分别为电机期望位置、电机期望速度和电机期望加速度，qd、和分别为规划的关节期望位置、关节期望速度和关节期望加速度，Δqb、分别为电机期望轨迹的闭环补偿位置、电机期望轨迹的闭环补偿速度和电机期望轨迹的闭环补偿加速度，Δqf为电机期望轨迹的前馈位置修正量；步骤七：基于电机期望位置，电机期望速度和电机期望加速度设计电机的控制律u，并利用控制律u完成机械臂关节的阻抗控制；所述关节阻抗控制的关节阻抗力矩表示为： 其中，τimp为关节阻抗力矩，为实现关节期望阻抗特性的关节加速度，qd、和分别为规划的关节期望位置、关节期望速度和关节期望加速度，为估计的关节实际位置，为估计的关节负载惯量，为估计的关节摩擦系数，为估计的关节受到的重力矩，为关节工作过程中受到的外部力矩，为估计的关节实际速度；所述电机的控制律u，表示为： 其中，为电机惯量的估计值，Kp和Kd分别为比例增益参数和微分增益参数，为估计的电机粘滞摩擦系数，为估计的电机库伦摩擦系数，qm为电机位置传感器测量值，为估计的电机实际速度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 一种轻型协作机械臂关节的阻抗控制方法及系统

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