[发明专利]六轴工业机器人动力学参数自动适应方法

说明书

本发明公开了一种六轴工业机器人动力学参数自动适应方法，包括以下步骤：一、根据搭建好的动力学模型其中M为机器人6×6惯性矩阵，为离心和Coriolis项的6×1矢量，为重力项的6×1矢量，将三部分力分解表达到各个关节上；根据实际机器本体具体情况得到参数输入范围，将不同参数范围归一化并初始化；二、采集实际出力值，带入模型，构成各轴以参数为未知量的方程组，并求解预定范围内的参数值；三、搭建自适应方式双倍混合遗传优化模型用以求解此模型下的局部变量最优值；四、搭建参数学习模型，用于将得到的参数值应用到实际机器人模型当中。本发明能够根据实际控制效果和参考效果的差异，得到参数最优组合。并能全面覆盖机械所有工作范围，实现精准的动力学控制。

技术领域

本发明涉及工业机器人控制技术领域，具体涉及一种六轴工业机器人动力学参数自动适应方法。

背景技术

目前使用动力学算法的控制器，都是根据机器人本体实际结构参数作为动力学模型输入参数使用。由于本体各个关节包括连杆，减速器，电机，其中材料和质量分布都很复杂，加之润滑油等产生的摩擦力也和环境条件耦合紧密，容易影响参数获得的真实性，从而使得动力学参数值和实际控制模型产生偏差。控制的效果大打折扣。首先获得动力学模型参数方法非常复杂，且本体一旦组装完成就不容易验证并重新获取。其次排除环境干扰也能困难，最终控制效果也无法找到参数缺陷的问题，几乎没有任何渠道可以验证参数的真实性。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种六轴工业机器人动力学参数自动适应方法。使得本体在不拆卸的状态轻松获得动力学参数例如各个关节的质量，重心位置，转动惯量，摩擦系数等，并有渠道验证可靠性，准确性。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种六轴工业机器人动力学参数自动适应方法，所述的方法包括以下步骤：步骤一、根据搭建好的机器人动力学模型其中M(Θ)为实际机器人本体6×6惯性矩阵，为离心和Coriolis项的6×1矢量，G(Θ)为重力项的6×1矢量，将三部分力分解表达到各轴上；根据实际机器人本体具体情况得到参数输入范围，将不同参数范围归一化并初始化；

步骤二、采集实际出力值F_r，带入机器人动力学模型，构成各轴以参数为未知量的方程组，并求解预定范围内的参数值；

步骤三、搭建自适应方式双倍混合遗传优化模型用以求解机器人动力学模型下的局部变量最优值；

步骤四、搭建参数学习模型，用于将得到的参数值应用到机器人动力学模型得到实际机器人模型。

更进一步的技术方案是所述的步骤一中将三部分力分解表达到各轴上，包括以下步骤：

当i:0→5，则：

连杆角速度为：

连杆角加速度为：

连杆末端线加速度为：

连杆质心加速度为：

连杆间正向相互作用力为：

连杆间正向驱动力矩为：

当i:6→1，则：

连杆间逆向相互作用力为：

连杆间逆向驱动力矩为：

末端Z分量上的扭矩为：

其中，m为各个轴质量,Z为转动方向矢量，θ为关节旋转角度，R为空间齐次变化矩阵，P为连杆长度，P_C为连杆质心位置，I为转动惯量矩阵，其中m，P，P_C，I为需要得到的参数；根据实际机器人本体具体情况得到参数输入范围，归一化为在0-1范围内的数字表示。