[发明专利]基于工装条件下的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法

说明书

本发明涉及一种基于工装条件下的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法，包括：建立所述电机的电枢电流与所述绳索的张力的传递关系；基于驱动绳索的极限拉力，确定绳索预紧力范围以及计算相应的驱动电流阈值；触发驱动箱使驱动绳索放松，使绳驱柔性机械臂的臂杆组件由所述夹具限位；控制所述电机的驱动电流上升，以及根据实时感知的电枢电流反馈，使所述驱动电流以指数速度稳定在驱动电流阈值。本发明提出的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法，避免了低效繁琐的人工预紧操作，实现了绳驱柔性机械臂的快速自动高精度复位。

技术领域

本发明属于柔性机械臂控制技术领域，具体涉及一种基于工装条件下的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法及其装置。

背景技术

目前，绳驱柔性机械臂所具有的轻量灵活、复杂环境的强适应能力、强抗干扰能力等特点，使其已在航空、航天、核电等领域发挥巨大优势。正常使用绳驱柔性机械臂前，首先需要复位到初始状态，其中复位的精度对于绳驱柔性机械臂的工作精度具有显著影响。目前，绳驱柔性机械臂的复位主要通过人工完成，操作低效并且复位精度难以保障。

发明内容

本发明提供一种基于工装条件下的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法及装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。比如，利用已有驱动系统的绳驱柔性机械臂自动高精度快速复位，避免了人工复位的低效和低精度的问题。

本发明所应用到的绳驱柔性机械臂包括驱动箱和串联的多段的臂杆组件，每个臂杆组件包括以关节方式连接的中心块和臂杆，每个臂杆组件中的臂杆通过各自的驱动绳索连接至所述的驱动箱，所述的驱动箱包括多个电机和多个传动机构。每个所述的传动机构包括联轴器、与所述联轴器连接的丝杠、与所述丝杠配合的滚珠螺母、由滚珠螺母带动的滑块以及引导所述滑块进行线性移动的导轨，其中所述电机与联轴器连接，所述滑块与绳索固连，使得电机转动时由滚珠螺母带动滑块进而带动绳索运动。

本发明的技术方案涉及一种基于工装条件下的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法，在所述的工装条件下通过夹具使得所述的多段的臂杆组件限位在复位初始位置，由此所述方法包括以下步骤：

S10、建立所述电机的电枢电流与所述绳索的张力的传递关系；

S20、基于驱动绳索的极限拉力，确定绳索预紧力范围以及计算相应的驱动电流阈值；

S30、触发驱动箱使驱动绳索放松，使绳驱柔性机械臂的臂杆组件由所述夹具限位；

S40、控制所述电机的驱动电流上升，以及根据实时感知的电枢电流反馈，使所述驱动电流以指数速度稳定在驱动电流阈值。

进一步，所述步骤S10包括通过以下公式建立绳索张力与电机电枢电流的关系，以在电机电流控制期间处理或监控绳索张力：

其中，F_cable为绳索张力，S为丝杠的导程，η为传动效率，α为无量纲常数，K_t为电机的转矩常数,i_a为电枢电流。

进一步，所述步骤S20包括：

S21、将绳索受到的库伦摩擦力作为常值处理，限定绳索预紧力F_pre≤εF_max,其中ε为保障所述绳驱柔性机械臂具有足够拉力变化范围的安全系数，范围在0.01至0.15之间，F_max为绳索允许的极限拉力；

S22、计算所述电机的电枢的驱动电流阈值为

进一步，所述步骤S30包括：

通过所述的机械臂的控制器使多个所述电机的制动放松，以允许多个臂杆组件由所述夹具限位后保持直线串联的水平状态。

进一步，所述步骤S40包括：