[发明专利]弹性关节力矩控制方法、装置、可读存储介质及机器人

权利要求书

1.一种弹性关节力矩控制方法，其特征在于，包括：

建立弹性关节的电机端的动力学模型；

在预设的各种工作模式下，基于所述动力学模型分别确定预设的各个待辨识参数；

根据所述各个待辨识参数和预设的非线性扰动观测器，确定输入至电机的期望电流值。

2.根据权利要求1所述的弹性关节力矩控制方法，其特征在于，所述在预设的各种工作模式下，基于所述动力学模型分别确定预设的各个待辨识参数，包括：

将所述弹性关节的负载端固定，获取电机在正方向加载和反方向减载过程中的一组电流值及对应的转动角度值和测量力矩值；

基于所述动力学模型，根据所述电流值、所述转动角度值和所述测量力矩值计算所述弹性关节中的弹性元件的刚度和所述电机端的等效力矩系数。

3.根据权利要求1所述的弹性关节力矩控制方法，其特征在于，所述在预设的各种工作模式下，基于所述动力学模型分别确定预设的各个待辨识参数，包括：

将所述弹性关节的负载端悬空，获取所述电机在匀速转动时的一组转动速度值及对应的电流值；

基于所述动力学模型，根据所述速度值和所述电流值计算所述电机的阻尼项。

4.根据权利要求1所述的弹性关节力矩控制方法，其特征在于，所述在预设的各种工作模式下，基于所述动力学模型分别确定预设的各个待辨识参数，包括：

将所述弹性关节的负载端悬空，并基于所述动力学模型确定所述电机的转动速度与电流之间的一阶线性系统关系；

根据所述一阶线性系统关系确定所述电机端的等效转动惯量。

5.根据权利要求1所述的弹性关节力矩控制方法，其特征在于，所述根据所述各个待辨识参数和预设的非线性扰动观测器，确定输入至电机的期望电流值，包括：

将所述各个待辨识参数代入所述非线性扰动观测器中，计算得到所述电机端的扰动量的估计值；

根据所述扰动量的估计值计算所述期望电流值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性关节力矩控制方法，其特征在于，所述动力学模型的表达式为：

其中，J_m为所述电机端的等效转动惯量，B_m表示所述电机的阻尼项，θ_m、和分别为所述电机的转动角度、转动速度和转动加速度，K_s为所述弹性关节中的弹性元件的刚度，θ_l为负载的转动角度，τ_dm为所述电机端的扰动量，τ_m为所述电机的输出力矩。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性关节力矩控制方法，其特征在于，所述非线性扰动观测器的表达式为：

其中，为所述电机端的扰动量的估计值，l_d为预设的正常数，p为中间变量，为p的一阶导数，J_m为所述电机端的等效转动惯量，B_m表示所述电机的阻尼项，θ_m和分别为所述电机的转动角度和转动速度，K_s为所述弹性关节中的弹性元件的刚度，θ_l为负载的转动角度，τ_m为所述电机的输出力矩。

8.一种弹性关节力矩控制装置，其特征在于，包括：

动力学模型建立模块，用于建立弹性关节的电机端的动力学模型；

待辨识参数确定模块，用于在预设的各种工作模式下，基于所述动力学模型分别确定预设的各个待辨识参数；

非线性扰动观测模块，用于根据所述各个待辨识参数和预设的非线性扰动观测器，确定输入至电机的期望电流值。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的弹性关节力矩控制方法的步骤。

10.一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的弹性关节力矩控制方法的步骤。