2017102500053 基于特定关节运动的工业机器人负载动力学参数辨识方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN107016207A
(43)申请公布日2017.08.04
(21)申请号201710250005.3
(22)申请日2017.04.17
(71)申请人珞石（北京）科技有限公司
地址100000北京市海淀区清华园内的清
华大学学研综合楼八层B801-004号
(72)发明人于文进刘文礼曹华庹华
汤中华
(74)专利代理机构北京世誉鑫诚专利代理事务
所(普通合伙)11368
代理人孙国栋
(51)Int.Cl.
G06F17/50(2006.01)

权利要求书2页说明书5页附图4页
(54)发明名称
基于特定关节运动的工业机器人负载动力
学参数辨识方法
(57)摘要
本发明提出了一种基于特定关节运动的工
业机器人负载动力学参数辨识方法，包括：建立
工业机器人负载动力学参数模型；根据所述工业
机器人负载动力学参数模型，设计重力辨识轨迹
和惯量辨识轨迹；根据重力辨识轨迹和惯量辨识
轨迹，采集并处理负载辨识运动数据重力辨识运
动与惯量辨识运动，通过运动过程关节运动参数
与驱动力矩参数，可以得到负载动力学参数。本
发明通过特殊设计的关节运动，在不依赖机器人
本体的动力学参数条件下，可独立获取负载重
量、质心位置、转动惯量参数，可应用于机器人基
于模型的高性能控制。
CN107016207A
CN107016207A权利要求书1/2页

1.一种基于特定关节运动的工业机器人负载动力学参数辨识方法，其特征在于，包括
如下步骤：
步骤S1，建立工业机器人负载动力学参数模型，其中，所述参数模型为：

其中，τlink为机器人本体运动时关节驱动力，τlinkload为有工具负载时关节驱动力；
步骤S2，根据所述工业机器人负载动力学参数模型，设计重力辨识轨迹和惯量辨识轨
迹；
步骤S3，根据步骤S2中设计的重力辨识轨迹和惯量辨识轨迹，采集并处理负载辨识运
动数据重力辨识运动与惯量辨识运动，通过运动过程关节运动参数与驱动力矩参数，可以
T
得到负载动力学参数L＝[m,sx,sy,sz,Ixx,Iyy,Izz]，其中，

m＝fm(d3,d5,τload_30_gravity_+,τload_30_gravity_-,τload_50_gravity_+,τload_50_gravity_-)

sx＝fsx(d6,m,τload_50_gravity_+,τload_50_gravity_-)

sy＝fsy(m,sx,τload_50_gravity_+,τload_50_gravity_-,τload_51_gravity_+,τload_51_gravity_-)

sz＝fsz(m,sx,τload_50_gravity_+,τload_50_gravity_-,τload_51_gravity_+,τload_51_gravity_-)

Ixx＝fIxx(m,sy,sz,τload_60_inertial_+,τload_60_inertial_-)

Iyy＝fIyy(m,sx,τload_50_inertial_+,τload_50_inertial_-,τload_51_inertial_+,τload_51_inertial_-)

Izz＝fIzz(m,sx,τload_50_inertial_+,τload_50_inertial_-,τload_51_inertial_+,τload_51_inertial_-)

其中，τload_a_b_c的下标a表示运动轴与运动位置，b表示辨识轨迹类型，c表示速度或者加
速度正负。
2.如权利要求1所述的基于特定关节运动的工业机器人负载动力学参数辨识方法，其
特征在于，在所述步骤S1中，

当安装工具负载前后执行相同的运动轨迹，即q＝q0＝q1则有：

T
L＝[m,sx,sy,sz,Ixx,Iyy,Izz]

其中，Wload为负载与关节六固联时，负载运动对机器人末端产生的力，该力由负载的动

力学参数L和机器人末端运动Vee共同决定，动力学参数L在工业机器人末端法兰坐标系中定
义。
3.如权利要求1所述的基于特定关节运动的工业机器人负载动力学参数辨识方法，其

2
CN107016207A权利要求书2/2页
特征在于，在所述步骤S2中，所述转动惯量辨识轨迹，包括：关节在连杆重力对称中心附近
运动；对称的正向速度与负向速度两个运动过程；在正向速度与负向速度两个运动过程中，
分别包括两个对匀加速度运动；当前关节运动时，其他关节停止不动。
4.如权利要求1所述的基于特定关节运动的工业机器人负载动力学参数辨识方法，其
特征在于，在所述步骤S2中，所述重力辨识轨迹包括：关节在连杆重力对称