1.一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,其特征在于,具体步骤包括:
步骤1:获取机械臂的立式俯仰机构在最近一次俯仰运动控制过程中的运动时序数据,所述运动时序数据包括立式俯仰机构的俯仰角度数据、俯仰角速度数据和有效距离数据,获取俯仰运动控制的期望运动参数;
步骤2:将运动时序数据等时间长度划分为n个时间区间,计算每个区间的俯仰角加速度、俯仰角度变化量和有效距离变化量,并结合期望运动参数建立误差辨识模型,构成每个区间的误差参考指数;
步骤3:根据所有时间区间的俯仰角度变化量、俯仰角加速度和有效距离变化量分别生成角度运动稳定指数、速度运动稳定指数和距离运动稳定指数;
步骤4:根据误差参考指数、角度运动稳定指数、速度运动稳定指数和距离运动稳定指数构建立式俯仰机构的响应运动模型,生成立式俯仰机构的响应运动指数,根据响应运动指数判断立式俯仰机构的运动稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,其特征在于:所述期望运动参数包括机械臂完成一次操作的期望运动角度、期望运动距离和期望运动时间;
获取机械臂的立式俯仰机构在最近一次俯仰运动控制过程中的运动时序数据,并将运动时序数据等时间间隔划分为n个时间区间,每个时间区间的时间变量范围为:[t0,t1]、[t1,t2]、…、[ti‑1,ti]、…、[tn‑1,tn],ti‑1和ti分别表示第i个时间区间的起始时间变量和终点的时间变量,且ti‑ti‑1=T,T为一个区间长度,依据如下方法采集参数:使用惯性测量单元测量俯仰角速度ω;使用激光测距仪获取测量距离d;
使用视觉传感器获取俯仰角θactual。
3.根据权利要求2所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,其特征在于:依据如下公式计算每个区间的俯仰角加速度:其中,αi为第i个时间区间的俯仰角加速度,表示俯仰角速度的变化率;T为一个区间长度, 为ti时刻的俯仰角速度, 为ti‑1时刻的俯仰角速度;
依据如下公式计算每个区间的俯仰角度变化量:
其中,Δθi表示第i个区间的俯仰角度变化量, 表示ti时刻的俯仰角,表示ti‑1时刻的俯仰角;
依据如下公式计算每个区间的有效距离变化量:
其中,Δdi表示第i个时间区间的有效距离变化量, 表示ti时刻的有效距离, 表示ti‑1时刻的有效距离,有效距离为传感器与目标物体间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,其特征在于:结合期望运动参数建立误差辨识模型,并依据如下公式,去量纲后计算每个区间的误差参考指数:其中,∈i为第i个区间的误差参考指数,αi为第i个区间的俯仰角加速度,Δθi表示第i个区间的俯仰角度变化量,Δdi表示第i个区间的有效距离变化量,A为期望运动时间,B为期望运动角度,D为期望运动距离,n为区间个数,K1、K2、K3为比例系数,且K3>K2>K1>0。
5.根据权利要求1所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,其特征在于:根据所有时间区间的俯仰角度变化量、俯仰角加速度和有效距离变化量分别生成角度运动稳定指数、速度运动稳定指数和距离运动稳定指数,所依据的公式如下:其中,QS为角度运动稳定指数,n为区间个数,Δθi表示第i个区间的俯仰角度变化量,表示所有区间俯仰角度变化量的均值;
其中,ES为速度运动稳定指数,n为区间个数,αi为第i个区间的俯仰角加速度,表示所有区间俯仰角加速度的均值;
其中,RS为距离运动稳定指数,n为区间个数,Δdi表示第i个区间的有效距离变化量,表示所有区间有效距离变化量的均值。
6.根据权利要求1所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,其特征在于:根据误差参考指数和角度运动稳定指数、速度运动稳定指数和距离运动稳定指数构建立式俯仰机构的响应运动模型,生成立式俯仰机构的响应运动指数,所依据的公式如下:其中,RES为响应运动指数,ES为速度运动稳定指数,QS为角度运动稳定指数,RS为距离运动稳定指数,μ为预设的比例系数,∈为所有区间的误差参考指数的均值;
将响应运动指数RES与预设的稳定性阈值Rthreshold进行比较:若RES≤Rthreshold,则判断立式俯仰机构运动稳定;
若RES>Rthreshold,则判断立式俯仰机构运动不稳定。
7.一种机械臂俯仰运动的误差辨识系统,其特征在于:所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识系统用于执行权利要求1‑6任一项所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法,包括:参数获取模块,用于获取机械臂的立式俯仰机构在最近一次俯仰运动控制过程中的运动时序数据,所述运动时序数据包括立式俯仰机构的俯仰角度数据、俯仰角速度数据和有效距离数据,获取俯仰运动控制的期望运动参数;
数据计算模块,用于将运动时序数据等时间长度划分为n个时间区间,计算每个区间的俯仰角加速度、俯仰角度变化量和有效距离变化量,并结合期望运动参数建立误差辨识模型,构成每个区间的误差参考指数;
指数生成模块,用于根据所有时间区间的俯仰角度变化量、俯仰角加速度和有效距离变化量分别生成角度运动稳定指数、速度运动稳定指数和距离运动稳定指数;
综合评估模块,用于根据误差参考指数、角度运动稳定指数、速度运动稳定指数和距离运动稳定指数构建立式俯仰机构的响应运动模型,生成立式俯仰机构的响应运动指数,根据响应运动指数判断立式俯仰机构的运动稳定性。
8.一种机械臂,其特征在于:所述机械臂的俯仰运动采用权利要求1‑6任一项所述的一种机械臂俯仰运动的误差辨识方法进行辨识。