1.一种机械臂末端负载质量辨识方法,其特征在于,包括以下步骤:在机械臂末端设置未知质量的负载;
基于拉格朗日法建立六自由度机械臂的带负载动力学模型;
规划机械臂运行路径,控制机六自由度机械臂按照期望轨迹运动,采集获取各关节的第一监测数据;
建立基于电流的末端负载动力学模型;
利用第一监测数据中获取的各关节实际位置、实际速度及实际加速度代入带负载动力学模型,计算确定各个关节第一力矩;
利用第一监测数据中获取的各关节实际电流代入末端负载动力学模型,计算确定各个关节第二力矩;
根据各个关节的第一力矩与第二力矩建立等式确定负载质量。
2.如权利要求1所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法,其特征在于,所述基于拉格朗日法建立六自由度机械臂的带负载动力学模型具体如下:设定未知的负载质量为mQ的条件下,负载质量mQ添加至六自由度机械臂末端的连杆质量上,所述带负载动力学模型如下式:其中,τ为各关节力矩,M为观测矩阵,C为科氏力和离心力项,G为重力项,q为关节位置,为关节速度, 为关节加速度;
在系统求解过程中,先对带负载动力学模型τ中提取出与机械臂运动状态无关的动力学参数,定义为矩阵 可将带负载动力学方程改写为:式中,W为机器人动力学线性模型中的观测矩阵,表示与动力学参数相对应的系数函数。
3.如权利要求2所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法,其特征在于,所述末端负载动力学模型具体如下是式:τout=RKI‑τw (3)其中,τout为各个关节的实际输出力矩,R为齿轮箱减速比,K电机常数,I为实际电流,τw为能量耗散引起的力矩损失。
4.如权利要求3所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法,其特征在于,所述根据各个关节的第一力矩与第二力矩建立等式确定负载质量,等式具体为:
5.如权利要求1所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法,其特征在于,包括步骤:通过移动平均滤波器对第一监测数据进行滤波及平滑处理,获得各关节实际位置、实际速度、实际加速度及各关节实际电流数据。
6.一种六自由度机械臂末端负载质量辨识系统,其特征在于,包括:六自由度机械臂,通过其控制柜连接到所述计算机,所述六自由度机械臂末端设置未知质量的负载,在所述计算机的控制下带动六自由度机械臂进行运动;
计算机,为用户提供可视化控制操作,对六自由度机械臂的运行进行规划及控制;建立基于电流的末端负载动力学模型及基于拉格朗日法建立六自由度机械臂的带负载动力学模型;并用于采集六自由度机械臂运动时各关节的第一监测数据,利用第一监测数据中获取的各关节实际位置、实际速度及实际加速度代入带负载动力学模型,计算确定各个关节第一力矩;利用第一监测数据中获取的各关节实际电流代入末端负载动力学模型,计算确定各个关节第二力矩;根据各个关节的第一力矩与第二力矩建立等式确定负载质量。
7.如权利要求6所述的一种六自由度机械臂末端负载质量辨识系统,其特征在于,所述带负载动力学模型具体如下:设定未知的负载质量为mQ的条件下,负载质量mQ添加至六自由度机械臂末端的连杆质量上,所述带负载动力学模型如下式:其中,τ为各关节力矩,M为观测矩阵,C为科氏力和离心力项,G为重力项,q为关节位置,为关节速度, 为关节加速度;
求解过程中,先对带负载动力学模型τ中提取出与机械臂运动状态无关的动力学参数,定义为矩阵 可将带负载动力学方程改写为:式中,W为机器人动力学线性模型中的观测矩阵,表示与动力学参数相对应的系数函数。
8.如权利要求6所述的一种六自由度机械臂末端负载质量辨识系统,其特征在于,所述末端负载动力学模型具体如下是式:τout=RKI‑τw (7)其中,τout为各个关节的实际输出力矩,R为齿轮箱减速比,K电机常数,I为实际电流,τw为能量耗散引起的力矩损失。
9.计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述机械臂末端负载质量辨识方法。
10.计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述机械臂末端负载质量辨识方法。