工業(yè)機(jī)器人動力學(xué)參數(shù)辨識.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為提高生產(chǎn)力不可或缺的手段。日益提高的質(zhì)量要求和新的應(yīng)用對機(jī)器人精度，可靠性和性能提出了更高的要求。目前，大多數(shù)國產(chǎn)機(jī)器人仍使用簡單的PID運(yùn)動控制器，未考慮機(jī)器人復(fù)雜的非線性動力學(xué)特性，這就限制了機(jī)器人的精度和性能。之所以這些控制器未考慮機(jī)器人動力學(xué)特性的一個(gè)重要原因是難以獲得精準(zhǔn)的動力學(xué)參數(shù)?；趯?shí)驗(yàn)的機(jī)器人參數(shù)辨識是唯一有效的獲取精準(zhǔn)動力學(xué)參數(shù)的方法。機(jī)器人參數(shù)辨識使用在精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中所測得的運(yùn)動參數(shù)和驅(qū)動器力矩

2、來估計(jì)實(shí)際的動力學(xué)模型。
　　考慮到6自由度串聯(lián)機(jī)器人肘部連桿和腕部連桿慣性參數(shù)值的巨大差異，提出了一種分步辨識的方法，將機(jī)器人分為肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)兩步辨識。該方法簡化了辨識過程，能簡單有效的得到6自由度串聯(lián)機(jī)器人的動力學(xué)參數(shù)。機(jī)器人的動力學(xué)模型隨著關(guān)節(jié)的增多變得越加的復(fù)雜，使得冗余自由度機(jī)器人辨識方程難以求解，參數(shù)估計(jì)效率低。針對該問題，提出了一種順序辨識方法。每次辨識時(shí)只驅(qū)動3個(gè)關(guān)節(jié)軸，固定其它關(guān)節(jié)軸。該方法降低了辨識的難度，辨

3、識效率顯著提高，能高效的辨識出冗余自由度機(jī)器人的動力學(xué)參數(shù)。
　　機(jī)器人負(fù)載的重要性越來越受到人們的關(guān)注，使得通過擴(kuò)展機(jī)器人辨識方法來估計(jì)機(jī)器人負(fù)載慣性參數(shù)變得十分必要。在負(fù)載辨識中，不僅需要關(guān)注驅(qū)動器力矩預(yù)測精度，更需要特別關(guān)注慣性參數(shù)估計(jì)的精度。本文提出的負(fù)載辨識方法，不需要完整的機(jī)器人本體辨識，只是對已知的機(jī)器人動力學(xué)模型進(jìn)行補(bǔ)償便能得到負(fù)載的慣性參數(shù)。負(fù)載辨識對實(shí)驗(yàn)要求高，需要更多的先驗(yàn)信息和校正才能達(dá)到滿意的精度要求。<

4、br>　　將辨識得到的機(jī)器人動力學(xué)模型用來改善機(jī)器人的軌跡跟蹤精度時(shí)，為達(dá)到實(shí)時(shí)計(jì)算的要求，對動力學(xué)模型進(jìn)行一定的簡化。將簡化的動力學(xué)模型作為力矩前饋來估計(jì)機(jī)器人實(shí)際關(guān)節(jié)力矩。前饋控制器使得實(shí)際軌跡更接近期望軌跡，力矩輸出更平滑。
　　針對并聯(lián)機(jī)器人動力學(xué)和結(jié)構(gòu)特性相當(dāng)復(fù)雜，難以直接通過幾何結(jié)構(gòu)來求解和簡化觀測矩陣的問題,提出了基于虛功原理和奇異值分解的辨識方法。并結(jié)合并聯(lián)機(jī)構(gòu)的對稱性和各分支機(jī)構(gòu)的重復(fù)性特征，消除了大部分小的慣性