(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210603703.8 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 毛新勇　郭峻彤　彭芳瑜　唐小卫　 刘红奇　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 胡佳蕾 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种利用关节电机电流信号辨识机器人模 态的方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种利用关节电机电流信号 辨识机器人模态的方法及系统， 属于面向机器人 动力学领域， 方法包括： 利用机器人的机械臂加 减速运动过程中的惯性力对机器人结构实施激 励， 在激励力的作用下， 机器人结构会产生相应 的振动响应。 同时， 采集 关节电机的电流信号， 基 于OMA理论对电流信号进行处理并辨识机器人模 态。 相比于现有利用振动信号辨识机器人模态， 本发明首次提出利用关节电机电流信号辨识机 器人模态， 从而可以对加工过程中的机器人模态 进行实时的分析， 也可以实现不同位姿下的机器 人模态参数识别， 且操作过程简单。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115056218 A 2022.09.16 CN 115056218 A 1.一种利用关节电机电流信号 辨识机器人模态的方法， 其特 征在于， 包括： 控制各个关节电机加速或减速运动， 激励出机器人的模态参数； 获取关节电机的电流信号， 基于工作模态分析方法OMA对所述电流信号进行处理并辨 识机器人模态。 2.根据权利要求1所述的利用关节电机电流信号辨识机器人模态的方法， 其特征在于， 所述机器人为多关节机器人； 分别获取 各关节电机的电流信号并进行模态辨识； 若所有关节均辨识出同一模态， 则将其作为机器人的整体模态， 否则将各关节辨识出 的模态作为各自的局部模态。 3.根据权利要求1所述的利用关节电机电流信号辨识机器人模态的方法， 其特征在于， 所述获取关节电机的电流信号， 包括： 获取关节电机的三相电流信号， 并计算出三相电流信号的均 值Irms， 从而得到关节电机 的电流信号 4.根据权利要求1所述的利用关节电机电流信号辨识机器人模态的方法， 其特征在于， 获取关节电机的电流信号后， 通过随机减量法以及 复指数法计算出机器人第r阶模态的复 模态阻尼固有频率ωr和复模态阻尼比ζr； 再由下式计算得到频响函数G(ω)： 其中， n表示模态总阶数； {Φr}表示模态振型因子； {Lr}表示模态参与因子； 上标T表示 矩阵转置， 上 标H表示共 轭转置， 上 标*表示共 轭； i表示虚数 单位； λr表示复频率。 5.一种利用关节电机电流信号辨识机器人模态的系统， 其特征在于， 包括： 电流传感 器、 控制单 元、 采集单 元以及处 理单元； 所述电流传感器安装于 机器人的控制柜内， 用于测量关节电机电流； 所述控制单 元用于控制各个关节电机加速或减速运动， 激励出机器人的模态参数； 所述采集单 元用于采集关节电机的电流信号； 所述处理单元基于工作模态分析方法OMA对所述电流信号进行处理并辨识机器人模 态。 6.根据权利要求5所述的利用关节电机电流信号辨识机器人模态的系统， 其特征在于， 所述机器人为多关节机器人； 所述采集单 元还用于分别采集各关节电机的电流信号； 所述处理单元还用于辨识各关节模态， 若所有关节均辨识出同一模态， 则将其作为机 器人的整体模态， 否则将各关节辨识出的模态作为各自的局部模态。 7.根据权利要求5所述的利用关节电机电流信号辨识机器人模态的系统， 其特征在于， 所述采集单元还用于采集关节电机的三相电流信号， 以计算出三相电流信号的均值Irms， 从 而得到关节电机的电流信号 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115056218 A 28.根据权利要求5所述的利用关节电机电流信号辨识机器人模态的系统， 其特征在于， 获取关节电机的电流信号后， 所述处理单元通过随机减量法以及复指数法计算出机器人第 r阶模态的复模态阻尼固有频率ωr和复模态阻尼比ζr； 再由下式计算得到频响函数G(ω)： 其中， n表示模态总阶数； {Φr}表示模态振型因子； {Lr}表示模态参与因子； 上标T表示 矩阵转置， 上 标H表示共 轭转置， 上 标*表示共 轭； i表示虚数 单位； λr表示复频率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115056218 A 3