[发明专利]一种机器人关节位置控制方法

权利要求书

1.一种机器人关节位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，建立机器人关节拉格朗日动力学方程模型，其中，所述机器人关节拉格朗日动力学方程模型为：

其中，M_m为电机惯量，为电机端加速度，D_m为电机端滑动摩擦系数，为电机端速度，f_m为电机端库伦摩擦系数，τ_m为电机端施加力矩，N为减速器减速比，K为减速器刚度，θ_m为电机端位置，θ_L为减速器输出端位置，为减速器输出端速度，D为减速器阻尼；

步骤S2，在机器人的关节处安装第一编码器和第二编码器，利用所述第一编码器测量电机端位置信息θ_m，利用第二编码器测量减速器输出端位置信息θ_L，通过所述电机端位置信息计算电机速度

步骤S3，对控制环路中位置环输出信号，对速度环给定信号进行滤波处理，根据关节实际运行情况调节陷波滤波器参数，采用陷波滤波器对速度环给定进行滤波处理，以减低信号谐波含量。

2.如权利要求1所述的机器人关节位置控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，根据建立的机器人关节拉格朗日动力学方程模型进行特性分析，包括：根据设置参数，求解出电机电磁转矩到电机端位置的传递函数G_M，电机电磁转矩到减速器输出端位置传递函数G_l，通过振动分析仪测试关节实际谐振频率。

3.如权利要求1所述的机器人关节位置控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述机器人关节采用串级PID三闭环控制，由内到外依次为电流环，速度环，位置环。

4.如权利要求3所述的机器人关节位置控制方法，其特征在于，所述位置环利用控制系统的低频特性，采用负载侧编码器闭环；所述速度环利用控制系统高频段特性，采用电机侧进行闭环。

5.如权利要求1所述的机器人关节位置控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述采用陷波滤波器对速度环给定进行滤波处理，包括：

采集速度给定信号，进行FFT分析，观测谐波含量，调整滤波器陷波深度和陷波宽度，降低预设频率谐波含量；

在调整陷波滤波器参数过程中同时采集关节运行噪音，能明显听出异于正常运行声音的噪音分量，通过调整陷波滤波器参数，噪音分量逐渐减小，当该噪音分量明显减小至不能通过人耳听到时，控制系统不发散，预设频率的信号谐波含量降低，停止调整滤波器参数。