一种抑制机器人振动的装置、方法以及机器人

专利2026-07-12  2


本发明涉及工业机器人,尤其涉及一种抑制机器人振动的装置、方法以及机器人。


背景技术:

1、工业机器人的振动抑制是指对机器人动作过程中产生的非自主振动的进行控制或补偿,以此尽可能达到机器人理想的运行状态。

2、现有的机器人振动抑制方法有两个侧重点,一是构建机器人的动力学模型,基于理想动力学模型分析机器人在作业过程中的运动状态,通过减小其运动的突变以及算法优化其位姿轨迹的方法抑制其振动。二是在轴关节设置包含抑制电机的专门振动抑制装置或者在轴关节设置缓冲结构来抑制振动。基于动力学模型的方法存在动力学模型不精确的问题,在轴关节设置专门振动抑制装置具有较大的不确定性,使得机器人运动精度降低。

3、综上所述,现有技术中缺乏一种机械结构和控制算法相结合来解决现有的机器人振动抑制的精度不足的问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,有必要提供一种抑制机器人振动的装置、方法以及机器人,用以解决现有的机器人振动抑制的精度不足的问题。

2、为了解决上述问题,本发明提供一种抑制机器人振动的装置,包括:

3、机器人主体,机器人主体包括多个运动连杆以及至少一个轴关节,相邻的两个运动连杆通过轴关节转动连接;

4、设置于轴关节上的监测组件,用于监测当前轴关节的运动数据;

5、设置于机器人主体上的控制组件,与监测组件连接,用于规划机器人的理想位置和接收机器人的运动数据,并基于运动数据和理想位置发出抑制信号;

6、设置于轴关节上的抑制组件,分别与控制组件和轴关节连接,用于接收抑制信号并基于所述抑制信号对轴关节进行振动补偿。

7、在一种可能的实现方式中,监测组件包括三向振动加速度传感器和三向位移传感器,三向振动加速度传感器和三向位移传感器均设置于轴关节上且均与控制组件连接,三向振动加速度传感器用于获取当前轴关节在运动空间中的振动加速度,三向位移传感器用于获取当前轴关节在运动空间中的振动位移。

8、在一种可能的实现方式中,抑制组件包括抑制电机,抑制电机设置于轴关节上,抑制电机的一端与一运动连杆连接,抑制电机的另一端与另一运动连杆连接,抑制电机用于对轴关节进行振动补偿。

9、另一方面,本发明还提供了一种机器人振动抑制的控制方法,包括:

10、获取给机器人规划的理想位姿轨迹;

11、获取机器人工作过程中实际位姿轨迹;

12、计算实际位姿轨迹与理想位姿轨迹的空间偏差值;

13、基于空间偏差值确定所述机器人的运动轨迹和运动速度补偿量;

14、基于改进的乌鸦搜寻优化算法优化所述速度补偿量得到优化后的速度补偿量;

15、基于所述运动轨迹以及所述优化后的速度补偿量得到新的理想位姿轨迹,基于新的理想位姿轨迹控制机器人进行运动补偿。

16、在一种可能的实现方式中,所述获取机器人工作过程中实际位姿轨迹,包括:

17、获取轴关节的振动加速度和振动位移;

18、基于d-h参数法则构建机器人焊接工作实际运动学方程;

19、基于所述振动加速度和所述振动位移对机器人焊接工作实际运动学方程求解,得到机器人工作过程中实际位姿轨迹。

20、在一种可能的实现方式中,所述计算实际位姿轨迹与理想位姿轨迹的空间偏差值,包括:

21、将所述实际位姿轨迹的空间坐标投影到以所述机器人本体的基座为原点的基座空间坐标系;

22、基于所述基座空间坐标系构建机器人运动学模型;

23、计算所述基座空间坐标系与理想位姿轨迹对应的理想坐标的偏差集;

24、基于所述偏差集对所述机器人运动学模型求逆,得到所述机器人的空间偏差值。

25、在一种可能的实现方式中,所述偏差集包括位置偏差集和速度偏差集。

26、在一种可能的实现方式中,所述改进的乌鸦搜寻优化算法采用莱维飞行搜索策略代替随机搜索过程。

27、在一种可能的实现方式中,所述莱维飞行搜索策略的公式为:

28、

29、式中, xi,iter表示乌鸦 i在第 iter次迭代时的位置; ri表示0到1均匀分布的随机数; fli,iter表示乌鸦 i的飞行步长; mi,iter表示乌鸦 i的藏食位置; rj表示0到1分布的随机数; apj,iter表示迭代过程中乌鸦 i对尾随的乌鸦 j的感知概率; levy(n)表示莱维飞行步长。

30、另一方面,本发明还提供了一种机器人,包括:

31、机器人本体;

32、如以上技术方案中任意一项所述的抑制机器人振动的装置。

33、本发明的有益效果是:本发明提供的一种抑制机器人振动的装置、方法以及机器人,机器人主体,机器人主体包括运动连杆以及轴关节,轴关节设置于相邻两个运动连杆之间,相邻的运动连杆通过轴关节转动连接,设置于轴关节上的监测组件,用于监测当前轴关节的运动数据,设置于机器人主体上的控制组件,控制组件与监测组件连接,控制组件用于接收运动数据,并基于运动数据发出抑制信号,设置于轴关节上的抑制组件,抑制组件与控制组件连接,抑制组件与轴关节连接,抑制组件接收抑制信号对轴关节进行振动补偿,本发明通过设置监测组件当前轴关节的运动数据,控制组件基于运动数据与规划的机器人的理想位置发出抑制信号,抑制组件基于抑制信号对机器人的轴关节进行振动补偿,从而提高了机器人振动抑制的精度。



技术特征:

1.一种抑制机器人振动的装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1的抑制机器人振动的装置,其特征在于,监测组件包括三向振动加速度传感器和三向位移传感器,三向振动加速度传感器和三向位移传感器均设置于轴关节上且均与控制组件连接,三向振动加速度传感器用于获取当前轴关节在运动空间中的振动加速度,三向位移传感器用于获取当前轴关节在运动空间中的振动位移。

3.根据权利要求2的抑制机器人振动的装置,其特征在于,抑制组件包括抑制电机,抑制电机设置于轴关节上,抑制电机的一端与一运动连杆连接,抑制电机的另一端与另一运动连杆连接,抑制电机用于对轴关节进行振动补偿。

4.一种抑制机器人振动的方法,基于权利要求1-3中任意一项所述的抑制机器人振动的装置,其特征在于,包括:

5.根据权利要求4的抑制机器人振动的方法,其特征在于,所述获取机器人工作过程中实际位姿轨迹,包括:

6.根据权利要求4的抑制机器人振动的方法,其特征在于,所述计算实际位姿轨迹与理想位姿轨迹的空间偏差值,包括:

7.根据权利要求6的抑制机器人振动的方法,其特征在于,所述偏差集包括位置偏差集和速度偏差集。

8.根据权利要求4的抑制机器人振动的方法,其特征在于,所述改进的乌鸦搜寻优化算法采用莱维飞行搜索策略代替随机搜索过程。

9.根据权利要求4的抑制机器人振动的方法,其特征在于,所述莱维飞行搜索策略的公式为:

10.一种机器人,其特征在于,包括:


技术总结
本发明涉及一种抑制机器人振动的装置、方法以及机器人,属于工业机器人技术领域,其中,该装置包括:机器人主体,机器人主体包括运动连杆以及轴关节,轴关节设置于相邻两个运动连杆之间,相邻的运动连杆通过轴关节连接;设置于轴关节上的监测组件,用于监测当前轴关节的运动数据;设置于机器人主体上的控制组件,与监测组件连接,用于规划机器人的理想位置和接收机器人的运动数据并发出抑制信号;设置于轴关节上的抑制组件,与控制组件连接,与轴关节连接,用于接收抑制信号对轴关节进行振动补偿。本发明通过监测组件得到运动数据,控制组件发出抑制信号,抑制组件基于抑制信号对机器人的轴关节进行振动补偿,从而提高了机器人振动抑制的精度。

技术研发人员:张永权,李晓华,黄河,于浪,袁旭杰,邹超,卢红
受保护的技术使用者:武汉理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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