(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210781723.4 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510090 广东省广州市东 风东路729号 申请人 广东省机 器人创新中心有限公司 (72)发明人 何健雄　李海艳　杨煜俊　梁俊杰　 (74)专利代理 机构 广州新诺专利商标事务所有 限公司 4 4100 专利代理师 吴泽燊 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 机器人柔性关节动力参数辨识方法、 计算机 设备及介质 (57)摘要 本发明提供了一种机器人柔性关节动力参 数辨识方法、 计算机设备及介质， 方法包括步骤： 构建动力学模型； 对动力学模型进行线性化； 构 建动力学参数向量最小集； 构建能量模型与动力 学参数的方程组； 采用最小二乘法计算动力参 数。 本发明基于能力模型与动力学参数的方程 组， 利用改进最小二乘法求解得到动力学参数， 可以利用三维模型的参数和外加载荷即可进行 动力学参数的方程组的快速建立。 通过辨识理论 可以直接辨识 惯性参数最小集中的参数。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115042183 A 2022.09.13 CN 115042183 A 1.一种机器人柔 性关节动力参数辨识方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 构建动力学模型； 对动力学模型进行线性 化； 构建动力学参数向量 最小集； 构建能量模型与动力学参数的方程组； 采用最小二乘法计算动力参数。 2.根据权利要求1所述的机器人柔性关节动力参数辨识方法， 其特征在于， 所述构建动 力学模型的步骤， 包括 步骤： 建立考虑摩擦的柔 性关节动力学模型； 将谐波减速器等效为弹性元件， 将关节内的阻尼特性等效为线性阻尼元件， 对动力学 模型进行等效。 3.根据权利要求1所述的机器人柔性关节动力参数辨识方法， 其特征在于， 所述对动力 学模型进行线性化的步骤中， 根据关节刚度和阻尼的线性化参数， 对动力学模型进行线性 化。 4.根据权利要求1所述的机器人柔性关节动力参数辨识方法， 其特征在于， 所述构建能 量模型与动力学参数 的方程组的步骤中， 方程组的激励轨迹为采样时间下 的连续点， 采样 数据采用平均法进行去噪。 5.根据权利要求4所述的机器人柔性关节动力参数辨识方法， 其特征在于， 所述采样数 据来源于 机器人柔 性关节上的力矩传感器与位移传感器。 6.根据权利要求4或5所述的机器人柔性关节动力参数辨识方法， 其特征在于， 所述构 建能量模型与动力学参数的方程组的步骤中， 还 包括步骤： 对采样点设定 评价函数； 采用粒子群算法对评价 函数进行优化， 得到优化后的傅里叶级数轨 迹。 7.根据权利要求1所述的机器人柔性关节动力参数辨识方法， 其特征在于， 所述采用最 小二乘法计算动力参数的步骤， 包括 步骤： 确定方程组的干扰单 元； 对观测矩阵进行奇异值分解； 将最大奇异值和最小奇异值的比值的整数项作为条件数， 且误差的二范 数为最小值。 8.一种计算机设备， 其特征在于， 所述计算机设备包括处理器和存储器， 所述存储器中 存储有至少一条指 令、 至少一段程序、 代码集或指 令集， 所述至少一条指 令、 至少一段程序、 代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的机器人柔性 关节动力参数辨识方法。 9.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述可读存储介质中存储有至少一条指令、 至少一段程序、 代码集或指令集， 所述至少一条指令、 至少一段程序、 代码集或指令集由处 理器加载并执 行以实现如权利要求1至7任一所述的机器人柔 性关节动力参数辨识方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115042183 A 2机器人柔性关节动力参数辨识 方法、 计算机设 备及介质 技术领域 [0001]本发明属于机器人控制技术领域， 具体涉及一种机器人柔性关节动力参数辨识方 法、 计算机设备及 介质。 背景技术 [0002]在当前机器人技术逐渐面向高速， 高精度方向发展， 对控制精度提出了更高的要 求。 在以往的机器人运动控制中， 仍然使用传统的P ‑I‑D算法， 只对运动进 行控制， 并未考虑 机器人的动力学特性， 同时现在高性能机器人经常使用柔性的谐波减速器驱动机器人， 因 此机器人会在柔性关节的影响下会发生抖动， 影响控制精度。 动力学参数辨识的目的就是 为了获得准确的动力学参数从而计算驱动力矩， 验证计算力矩值与实际驱动力矩值的一致 性， 从而获得 更准确的控制精度。 [0003]机器人的关节动力学参数辨识是利用实际检测或者CAD模型计算得到关节准确的 动力学参数。 主 要的动力学参数辨识方法有： 物理计算法、 CAD法、 整体辨识法。 [0004]物理计算法计算动力学参数 需要对现实中的机器人的每个连杆和关节进行分解， 分别测量每根连杆和关节的几何参数， 了解其所用的材料， 利用刚体的惯性参数计算方法 进行连杆的惯性参数。 此方法对 形状复杂的构件计算较难实现， 复杂构件的质心难以测量， 并且无法计算关节的摩擦与柔 性， 得到结果与实际有较大误差 。 [0005]CAD法是利用计算机 的三维设计软件， 将设计好的机器人的三维模型通过软件计 算得到。 此方法可以快速得到对应关节的惯性参数， 但无法知道关节摩擦对动力学的影响， 且CAD法没有考虑加工 造成的误差， 因此与实际结果有误差 。 发明内容 [0006]为了克服上述技术缺陷， 本发明第一个方面提供了一种机器人柔性关节动力参数 辨识方法， 包括 步骤： [0007]构建动力学模型； [0008]对动力学模型进行线性 化； [0009]构建动力学参数向量 最小集； [0010]构建能量模型与动力学参数的方程组； [0011]采用最小二乘法计算动力参数。 [0012]作为本发明的进一 步改进， 所述构建动力学模型的步骤， 包括 步骤： [0013]建立考虑摩擦的柔 性关节动力学模型； [0014]将谐波减速器等效为弹性元件， 将关节内的阻尼 特性等效为线性阻尼 元件， 对动 力学模型进行等效。 [0015]作为本发明的进一步改进， 所述对动力学模型进行线性化的步骤中， 根据关节刚 度和阻尼的线性 化参数， 对动力学模型进行线性 化。 [0016]作为本发明的进一步改进， 所述构建能量模型与动力学参数的方程组的步骤中，说　明　书 1/5 页 3 CN 115042183 A 3