振动抑制方法、装置、机器人控制系统及存储介质与流程

专利2026-05-10  17


本申请涉及机器人,尤其涉及一种振动抑制方法、装置、机器人控制系统及存储介质。


背景技术:

1、随着人力成本上升及产品要求日益严苛,机器人逐渐受到重视,越来越多地应用到上下料、点胶、涂胶、焊接、激光切割等多个领域。但在机器人的实际应用中,往往容易出现各种各样的机械振动。

2、目前,解决机器人振动问题的方式主要有两种:一种是提升机器人整机刚性,另一种是通过各类振动抑制算法对振动进行抑制。第一种方式中,需要对机器人进行全新的设计,必然导致制造成本的大幅提升;第二种方式中,需要建立准确的机器人模型或更改控制器的硬件结构,存在结构复杂、鲁棒性不足等缺点。

3、因此,对相关技术中机器人的振动抑制进行低成本改进,提高振动抑制的性能和鲁棒性是亟待解决的问题。


技术实现思路

1、本申请的主要目的在于:提供一种振动抑制方法、装置、机器人控制系统及存储介质,旨在解决相关技术中机器人振动抑制方式存在改进成本高、性能较低且鲁棒性较差的技术问题。

2、为实现上述目的,本申请采用如下技术方案:

3、第一方面,本申请提供了一种振动抑制方法,应用于机器人控制系统,该方法包括:

4、获取机器人的目标速度和反馈速度;

5、根据目标速度和反馈速度的差值,获得振动信号;

6、对振动信号进行相位调节,得到调节振动信号;

7、对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号;

8、输出振动抑制信号给机器人控制系统的速度控制装置,以进行速度补偿,实现机器人的振动抑制。

9、可选地,上述振动抑制方法中,根据目标速度和反馈速度的差值,获得振动信号的步骤之后,方法还包括:

10、对振动信号进行去噪处理,得到去噪后的振动信号;

11、对振动信号进行相位调节,得到调节振动信号的步骤包括:

12、对去噪后的振动信号进行相位超前调节,得到调节振动信号。

13、可选地,上述振动抑制方法中,对振动信号进行相位调节,得到调节振动信号的步骤包括:

14、通过全通滤波模块或超前补偿模块对振动信号进行相位超前调节,得到调节振动信号;全通滤波模块包括一个全通滤波器或串联的多个全通滤波器,超前补偿模块包括一个超前补偿器或串联的多个超前补偿器。

15、可选地,上述振动抑制方法中,对振动信号进行相位调节,得到调节振动信号的步骤之后,方法还包括:

16、对调节振动信号进行相位滞后调节,得到去噪后的调节振动信号;

17、对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号的步骤包括:

18、对去噪后的调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号。

19、可选地,上述振动抑制方法中,对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号的步骤包括:

20、根据信号增益值对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号,其中,信号增益值根据机器人关节的固有振动角频率与机器人关节的负载惯量之间的比值和阻尼比的乘积得到。

21、可选地,上述振动抑制方法中,获取机器人的目标速度和反馈速度的步骤之后,方法还包括:

22、对目标速度和反馈速度进行量纲转换,得到量纲转换后的目标速度和量纲转换后的反馈速度;

23、根据目标速度和反馈速度的差值,获得振动信号的步骤包括:

24、根据量纲转换后的目标速度和量纲转换后的反馈速度的差值,获得振动信号;

25、对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号的步骤之后,方法还包括:

26、输出振动抑制信号给机器人控制系统的力矩控制装置,以进行力矩补偿,实现机器人的振动抑制。

27、可选地,上述振动抑制方法中,对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号的步骤之后,方法还包括:

28、对振动抑制信号进行量纲转换,得到量纲转换后的振动抑制信号;

29、输出量纲转换后的振动抑制信号给机器人控制系统的力矩控制装置,以进行力矩补偿,实现机器人的振动抑制。

30、第二方面,本申请提供了一种振动抑制装置,应用于机器人控制系统,该装置包括:

31、信号提取模块,用于获取机器人的目标速度和反馈速度,并根据目标速度和反馈速度的差值,获得振动信号;

32、相位调节模块,与信号提取模块连接,用于对振动信号进行相位超前调节,得到调节振动信号;

33、增益调节模块,与相位调节模块连接,用于对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号,并输出振动抑制信号给机器人控制系统的速度控制装置,以进行速度补偿,实现机器人的振动抑制。

34、第三方面,本申请提供了一种机器人控制系统,包括:

35、位置指令装置,用于输出机器人的目标速度和位置控制信号;

36、位置反馈装置,用于输出机器人的反馈速度;

37、力矩前馈装置,用于输出机器人的反馈力矩;

38、如上述的振动抑制装置,其中,振动抑制装置分别与位置指令装置和位置反馈装置连接,用于根据目标速度和反馈速度输出振动抑制信号;

39、速度控制装置,分别与位置指令装置、位置反馈装置和振动抑制装置连接,用于根据目标速度、位置控制信号、反馈速度和振动抑制信号输出速度控制信号;

40、力矩控制装置,分别与速度控制装置和力矩前馈装置连接,用于根据速度控制信号和反馈力矩输出力矩控制信号,以控制机器人运行。

41、第四方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,该存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被一个或多个处理器执行时,实现如上述的振动抑制方法。

42、本申请提供的上述一个或多个技术方案,可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果:

43、本申请提出的一种振动抑制方法、装置、机器人控制系统及存储介质,通过获取机器人的目标速度和反馈速度,根据目标速度和反馈速度的差值,获得振动信号,实现振动成分的提取,再对振动信号进行相位调节,得到调节振动信号,然后对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号,最后输出振动抑制信号给机器人控制系统的速度控制装置,以进行速度补偿,实现机器人的振动抑制;本申请不需要重新设计机器人结构或更改其硬件,也不需要额外增加传感器,可以在现有机器人控制系统基础上集成该方法,降低了改进成本;该方法不需要获取计算模型,也不需要获取先验数据进行迭代学习,更容易实现振动抑制,并且可以抑制其他振动抑制算法难以抑制的、由减速机引起的运行振动,具有高性能、高鲁棒性的效果。



技术特征:

1.一种振动抑制方法,其特征在于,应用于机器人控制系统,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的振动抑制方法,其特征在于,所述根据所述目标速度和所述反馈速度的差值,获得振动信号的步骤之后,所述方法还包括:

3.如权利要求1所述的振动抑制方法,其特征在于,所述对所述振动信号进行相位调节,得到调节振动信号的步骤包括:

4.如权利要求1所述的振动抑制方法,其特征在于,所述对所述振动信号进行相位调节,得到调节振动信号的步骤之后,所述方法还包括:

5.如权利要求1所述的振动抑制方法,其特征在于,所述对所述调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号的步骤包括:

6.如权利要求1至5任一项所述的振动抑制方法,其特征在于,所述获取机器人的目标速度和反馈速度的步骤之后,所述方法还包括:

7.如权利要求1至5任一项所述的振动抑制方法,其特征在于,所述对所述调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号的步骤之后,所述方法还包括:

8.一种振动抑制装置,其特征在于,应用于机器人控制系统,所述装置包括:

9.一种机器人控制系统,其特征在于,所述系统包括:

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被一个或多个处理器执行时,实现如权利要求1至7中任一项所述的振动抑制方法。


技术总结
本申请公开了一种振动抑制方法、装置、机器人控制系统及存储介质,涉及机器人技术领域,方法包括:获取机器人的目标速度和反馈速度;根据目标速度和反馈速度的差值,获得振动信号;对振动信号进行相位超前调节,得到调节振动信号;对调节振动信号进行增益调节,得到振动抑制信号;输出振动抑制信号给机器人控制系统的速度控制装置,以进行速度补偿,实现机器人的振动抑制。本申请解决了机器人振动抑制方式存在改进成本高、性能较低且鲁棒性较差的问题,实现了低成本的振动抑制,具有高性能、高鲁棒性的效果。

技术研发人员:张鑫,屈云飞,许长华
受保护的技术使用者:深圳市汇川技术股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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