基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制

TP242; 零力控制是协作机械臂实现拖动示教的核心问题之一,目前方法多依赖于附加力/力矩传感器,其虽能保证测量精度,但会增加系统复杂程度及成本.提出一种基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制方法,该方法可在无外加传感器条件下实现机械臂零力控制.首先,基于波发生器与柔轮柔性特性,建立了谐波传动关节的动力学模型;其次,基于谐波传动关节刚度辨识方法,建立了基于双位置反馈的柔性关节力矩估测方法;再次,建立了简化重力矩补偿模型,并考虑关节转动过程中的粘滞摩擦和Stribeck库伦摩擦,完善了关节摩擦力矩模型,基于此,实现对关节重力矩和摩擦力矩补偿,实现机械臂零力控制;最后,搭建谐波传动一体化关节和...

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Published in计算机集成制造系统 Vol. 30; no. 5; pp. 1798 - 1809
Main Authors 张建华, 刘延超, 黄志平, 刘璇, 卜必正
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京科技大学机械工程学院,北京 100083%河北工业大学机械工程学院,天津 300401%中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川 绵阳 621900 31.05.2024
Subjects
力矩模式
two-side-position feedback
zero force control
零力控制
双位置反馈
torque compensation
力矩补偿
cooperative robot
机械臂
moment pattern
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ISSN1006-5911
DOI10.13196/j.cims.2021.0749

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Summary:TP242; 零力控制是协作机械臂实现拖动示教的核心问题之一,目前方法多依赖于附加力/力矩传感器,其虽能保证测量精度,但会增加系统复杂程度及成本.提出一种基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制方法,该方法可在无外加传感器条件下实现机械臂零力控制.首先,基于波发生器与柔轮柔性特性,建立了谐波传动关节的动力学模型;其次,基于谐波传动关节刚度辨识方法,建立了基于双位置反馈的柔性关节力矩估测方法;再次,建立了简化重力矩补偿模型,并考虑关节转动过程中的粘滞摩擦和Stribeck库伦摩擦,完善了关节摩擦力矩模型,基于此,实现对关节重力矩和摩擦力矩补偿,实现机械臂零力控制;最后,搭建谐波传动一体化关节和机械臂样机平台,并进行了实验研究,结果表明,所提方法可有效实现无附加力/力矩传感器条件下的谐波传动机械臂零力控制.
ISSN:1006-5911
DOI:10.13196/j.cims.2021.0749