[发明专利]一种串联机器人动力学参数辨识方法

权利要求书

1.一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立串联机器人运动学模型；

步骤二、根据步骤一的串联机器人运动学模型，确定串联机器人最小惯性参数集φ并建立关于φ线性形式的动力学方程；

步骤三、从φ的最后一组分量开始，设计试验逆序辨识φ的每组分量；对于每组分量，设计多对运动状态，控制机器人到达每对状态，采集关节驱动力数据；

步骤四、分离每对状态下关节驱动力的摩擦项和惯性项，由惯性项辨识φ分量；

步骤五、待完成φ所有分量的辨识后，汇集摩擦项数据，形成摩擦力辨识数据，结合摩擦力模型，进行摩擦力参数辨识。

2.根据权利要求1所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，所述步骤二中依据能量等效原理确定最小惯性参数集φ,φ包含n组分量φ₁～φ_n，n为串联机器人的活动连杆数或关节数；第i组分量φ_i包含c_i个参数，其中每个参数都是连杆i～n惯性参数的线性组合。

3.根据权利要求1所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，所述步骤二中首先不考虑摩擦，根据Newton-Euler方程建立关于φ线性形式的动力学方程：

上式q＝(q₁,q₂,…,q_n)^T为关节位置，q_i(i＝1～n)为第i关节的位置，分别为关节速度和加速度，完全描述了机器人的运动状态，为不考虑摩擦的关节驱动力，简称惯性项；为系数矩阵，形式如下：

式(2)中分块矩阵K_ij维数为1×c_i，引入记号q_r:s＝(q_r,q_r+1,…,q_s)^T，i＞j有K_ij＝0，i≤j有K_ij与前j个关节的运动状态有关，即再考虑摩擦，动力学方程为：

上式为考虑摩擦的关节驱动力，包含两项：惯性项和摩擦项的具体表达式依赖于摩擦力模型。

4.根据权利要求3所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，由式(1)和式(2)得到第i关节驱动力的惯性项表达式为：

将其拆分为两项：

则

5.根据权利要求1所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，所述步骤三中在辨识φ第i组分量φ_i时，利用已辨识分量φ_i+1～φ_n，使用优化方法设计c_i对运动状态。

6.根据权利要求5所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，c_i对运动状态的设计按如下方式进行：首先计算得到c_i个正运动状态，记第k个正运动状态为再对每个正状态定义它的负状态为正负状态构成一对状态。