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申请/专利权人：广州大学

摘要：本发明公开了一种工业机器人末端负载辨识方法和系统，其方法包括设置机器人运动路径；按照设计路径分别运行空载和带负载状态下的机器人；采集空载和带负载状态下的第1初始数据和第2初始数据；根据第1和第2初始数据截取所需的第3初始数据和第4初始数据并进行滤波处理；分别建立工业机器人本体动力学模型和带负载动力学模型；建立关于电流表示的末端负载动力学方程；将滤波后数据分别带入模型及方程进行计算末端负载质量的大小，利用该方法可以快速且准确的求解负载质量，可以广泛应用于工业机器人上。

主权项：1.一种工业机器人末端负载辨识方法，其特征在于，包括：S1：采用工业机器人示教器规划机器人的运动路径；S2：根据运动路径分别运行空载及带负载状态下的机器人；S3：采集空载和带负载状态下的机器人的第1初始数据和第2初始数据；S4：截取所需第3初始数据和第4初始数据并进行滤波处理；S5：建立工业机器人本体动力学模型和负载动力学模型；S6：建立关于电流表示的末端负载动力学方程；S7：将滤波处理后的数据代入上述模型和方程，计算机器人末端负载；所述S1中，在机器人示教器中添加机器人每个关节的路点，最大速度，最大加速度，其中关节到达设定路点后停留2s继续运动直至到达运动路径的终点；所述S2中，负载质量不超过机器人的承受范围；所述S3中，第1初始数据包括空载状态下机器人各关节的目标位置、目标速度、目标加速度、目标电流、实际位置、实际速度、实际加速度、实际电流和控制电流；第2初始数据包括带负载状态下机器人各关节的目标位置、目标速度、目标加速度、目标电流、实际位置、实际速度、实际加速度、实际电流和控制电流；所述S4中，第3初始数据包括机器人空载时的关节实际位置、实际速度、实际加速度和实际电流；第4初始数据包括机器人带负载时的关节实际位置、实际速度、实际加速度和实际电流；所述S5中，通过拉格朗日法建立工业机器人本体动力学模型和负载动力学模型；所述机器人本体动力学模型如下： 所述负载动力学模型如下： 其中M_i表示观测矩阵项，C_i表示科氏力和离心力项，G_i表示重力项，i∈{0，1}，i＝0表示机器人处于空载状态下，i＝1表示机器人处于带负载状态下，q表示关节位置，表示关节速度，表示关节加速度；所述S6中，末端负载动力学方程如下：τout＝RKI-τw其中，τout为关节输出力矩，R为齿轮箱减速比，K为电机常数，I为关节电机电流,τw为能量耗散引起的力矩损失；所述S7包括：将滤波处理后的第3初始数据中的各关节实际位置，实际速度，实际加速度带入到机器人本体动力学模型，计算出各关节空载力矩τo；将滤波处理后的第3数据中的各关节实际电流带入关于电流表示的机器人末端负载方程中计算得到各关节空载力矩τ0_out；将滤波处理后的第4初始数据中的各关节实际位置，实际速度，实际加速度带入到机器人本体动力学模型，计算出各关节带负载力矩τ1，τ1是关于未知数Ld的符号解；将滤波处理后的第4数据中的各关节实际电流带入关于电流表示的机器人末端负载方程中计算得到各关节带负载力矩τ1_out；将模型计算出的带负载力矩与空载力矩作差即可得到力矩差Tq，即：Tq＝τ1-τ0将关于电流表示的末端负载动力学方程计算得到的两力矩相减得到力矩差Tqq，即：Tqq＝τ1_out-τ0_out由于Tq是关于未知数Ld的符号解，Tqq是一个定值，两值相等，将Tq-Tqq得到末端负载质量的大小。

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