利索能及
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专利号: 2021111078512
申请人: 重庆工商大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种工业机器人能耗预测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据工业机器人的功能和结构,将工业机器人的运行状态分为静态运行状态和动态运行状态两部分,所述静态运行状态为机器人执行机构处于静止时的状态,所述动态运行状态为机器人执行机构处于非静止时的状态,包括移动状态和转动状态;

S2、测量工业机器人静态运行状态时的功率,建立静态运行功率数据库;

S3、根据工业机器人执行机构的运动形式,建立描述工业机器人动态运行状态的元动作;

S4、测量工业机器人各元动作的功率,采用数据拟合,建立各元动作的功率描述函数;

S5、以步骤S2中静态运行和步骤S3中元动作为划分单元,将目标过程划分为若干静态运行状态和元动作,并估算各静态运行状态和各元动作的运行时间;

S6、计算目标过程中各静态运行状态下和不同元动作下的能量消耗,并根据所述静态运行状态下和不同元动作下的能量消耗计算目标过程的总能耗。

2.根据权利要求1所述的工业机器人能耗预测方法,其特征在于,所述步骤S3中描述工业机器人动态运行状态的元动作是根据机器人的世界坐标系来划分的,具体包括机器人末端沿X轴移动元动作、机器人末端绕X轴转动元动作、机器人末端沿Y轴移动元动作、机器人末端绕Y轴转动元动作、机器人末端沿Z轴移动元动作、机器人末端绕Z轴转动元动作。

3.根据权利要求1所述的工业机器人能耗预测方法,其特征在于,所述步骤S4中元动作的功率描述函数包括工业机器人末端的移动元动作功率函数,该移动元动作功率函数用于描述机器人末端沿X轴移动元动作、机器人末端沿Y轴移动元动作、机器人末端沿Z轴移动元动作的功率需求,所述移动元动作功率函数如下式所示:式中,x、y、z为机器人末端在空间中的世界坐标值,为机器人末端在空间点(x、y、z)处的移动速度,m为机器人末端的负载质量。

4.根据权利要求1所述的工业机器人能耗预测方法,其特征在于,所述步骤S4中元动作的功率描述函数包括工业机器人末端的转动元动作功率函数,该转动元动作功率函数用于描述机器人末端绕X轴转动元动作、机器人末端绕Y轴转动元动作、机器人末端绕Z轴转动元动作的功率需求,所述转动元动作功率函数如下式所示:Pr=(x,y,z,ω,m)

式中,x、y、z为机器人末端在空间中的世界坐标值,ω为机器人末端在空间点(x、y、z)处的旋转角速度,m为机器人末端的负载质量。

5.根据权利要求1所述的工业机器人能耗预测方法,其特征在于,所述步骤S5中各元动作的运行时间包括移动运行时间和转动运行时间,所述移动运行时间tm为目标过程的移动路程L与移动速率v的比值,即 所述转动运行时间tr为目标过程的旋转角度Θ与角速度ω的比值,即

6.根据权利要求1所述的工业机器人能耗预测方法,其特征在于,所述步骤S6中各静态运行状态下的能量消耗总和记为静态运行能耗,不同元动作下的能量消耗总和记为动态运行能耗,所述静态运行能耗和动态运行能耗分别采用下式进行计算:Es=∑iPsitsi

Eu=∑jPujtuj=Ex+Ey+Ez+Ea+Eb+Ec式中,Es为静态运行能耗,Psi为第i次静态运行的静态运行功率,tsi为第i次静态运行的静态运行时间;Eu为动态运行能耗,Puj为第j个元动作的动态运行功率,tuj为第j个元动作的动态运行时间;Ex为X轴移动元动作能耗之和,Ey为Y轴移动元动作能耗之和,Ez为Z轴移动元动作能耗之和,Ea为X轴转动元动作能耗之和,Eb为Y轴转动元动作能耗之和,Ec为Z轴转动元动作能耗之和。

7.根据权利要求6所述的工业机器人能耗预测方法,其特征在于,所述步骤S6中目标过程的总能耗为静态运行能耗和动态运行能耗之和,即目标过程的总能耗E=Es+Eu。