[发明专利]基于加速度传感器的机器人振动抑制方法

说明书

本发明提出了一种基于加速度传感器的机器人振动抑制方法，包括：执行机器人轨迹预运行，包括：在机器人末端安装三轴加速度传感器，采集机器人预运行时安装位置处三个方向的振动信号；根据采集的振动信号，提取所述工业机器人的振动参数；根据得到的振动参数，设计输入成型器；将所述输入成型器作用于所述工业机器人的运行轨迹上，以利用所述输入成型器对所述工业机器人的运行轨迹进行修正。本发明将输入整形应用到工业机器人的方法，解决了输入整形参数获取困难，以及输入整形时滞造成各轴运动不同步的问题，可以抑制工业机器人振动，提高轨迹和定位精度。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种基于加速度传感器的机器人振动抑制方法。

背景技术

工业机器人在工业现场发挥着越来越重要的作用。受技术的制约，工业机器人关节减速机构和连杆存在不同程度的柔性，在高速大负载的工况下，柔性表现得尤其明显。柔性容易导致振动，振动的存在不仅会降低机器人轨迹跟踪精度和定位精度，而且会降低关键零部件的使用寿命。抑制机器人的振动具有重要的经济效益和实用价值。

工业机器人的振动抑制大多从两个层面展开，一是结构优化，另一个是控制优化。结构优化通过增加结构刚度、减少结构质量来提高结构共振频率，连杆刚度可以通过拓扑优化提高，关节刚度主要取决于减速器、轴承、同步带等标准零部件，提升空间有限。控制优化主要是优化规划和控制算法，规划算法优化一般是指优化机器人运动轨迹，通过高阶平滑、合理的加减速参数可以避免激发机器人柔性振动；控制方法优化则是选择更合理的反馈参数，设计更合适的控制率来提高振动抑制效果。相比结构优化，控制优化因为适应性范围广、实现更容易，得到更多的研究和应用。

专利《一种基于振动观测器的柔性机械臂振动控制》建立柔性机械臂的数学模型，通过振动观测器获取振动信号，利用状态反馈积分控制器抑制柔性机械臂末端残余振动，该方法依赖于机械臂的数学模型，适用于柔性梁这类简单的机械臂，但很难应用于工业机器人这类模型非常复杂的对象。专利《减振控制机器人系统》采用一个单独的机器人减振控制装置，该装置接受机器人控制装置发送的动作指令和机器人上传感器采集的速度、加速度反馈信息，迭代学习获得修正后的动作指令，该方法需要单独的减振控制装置，成本较高，因为采用迭代学习的方式，所以需要多次迭代才能获取比较理想的修正值，前期调试比较麻烦。除了以上专利，不少论文采用输入整形的方法抑制系统残余振动，该方法主要对关节指令施加卷积，单纯的输入整形会导致指令时滞，对于多关节工业机器人会造成各关节指令不同步，虽然可以抑制振动，但有可能会降低运行时的轨迹精度。此外，输入成型技术起源于线性时不变系统，将其应用在非线性或时变系统时，参数难以确定，而工业机器人是一个典型的非线性时变系统，将其应用到实际工业机器人存在一定困难。

因此，现有的工业机器人振动抑制方法多少存在不足，难以应用到实际的工业机器人上。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于加速度传感器的机器人振动抑制方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于加速度传感器的机器人振动抑制方法，包括如下步骤：

步骤S1，执行机器人轨迹预运行，包括：在机器人末端安装三轴加速度传感器，采集机器人预运行时安装位置处三个方向的振动信号；

步骤S2，根据所述步骤S1中采集的振动信号，提取所述工业机器人的振动参数；

步骤S3，根据所述步骤S2中得到的振动参数，设计输入成型器；

步骤S4，将所述输入成型器作用于所述工业机器人的运行轨迹上，以利用所述输入成型器对所述工业机器人的运行轨迹进行修正。