(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 202210435305.X (22)申请日 2022.04.24 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230000 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 张晔　黎秀玉　甄圣超　刘晓黎　 (74)专利代理 机构 合肥中悟知识产权代理事务 所(普通合伙) 34191 专利代理师 张婉 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 基于动力学参数辨识和导纳控制的协作机 器人拖动方法 (57)摘要 本发明公开了基于动力学参数辨识和导纳 控制的协作机器人拖动方法， 主要包括以下步 骤： 利用牛顿 ‑欧拉法构建协作机器人的动力学 方程， 基于牛顿 ‑欧拉动力学方程动力学方程找 出线性相关项， 将动力学模型线性化处理； 基于 有限项傅里叶级数的形式设计激励轨迹， 采集协 作机器人负载端电流数值， 利用最小二乘法求解 动力学最小参数集； 对参数辨识所得动力学最小 参数集结果结果进行验证。 本发 明实现了协作机 器人基于电流控制的力/位混合柔顺拖动， 通过 对动力学参数进行辨识得到更为准确的动力学 模型， 相较于传统的通过调参对机器人重力以及 摩擦力进行补偿从而实现拖动的方式更为精确， 也大大提高了拖动作业的安全性。 权利要求书5页 说明书12页 附图4页 CN 114589702 A 2022.06.07 CN 114589702 A 1.基于动力学参数辨识和导纳控制的协作机器人拖动方法， 其特征在于， 该方法包括 以下步骤： 步骤1： 建立协作机器人基于牛顿 ‑欧拉形式的动力学方程， 基于牛顿 ‑欧拉动力学方程 动力学方程找出线性相关项， 将动力学模型线性 化处理； 步骤2： 基于有限项傅里叶级数的形式设计激励轨迹， 采集协作机器人负载端电流数 值， 利用最小二乘法求 解动力学最小参数集； 步骤3： 对参数辨识所得动力学最小参数集结果结果进行验证， 基于动力学参数辨识结 果， 提出导纳柔 顺拖动算法， 实现柔 顺控制。 2.根据权利要求1所述的基于动力学参数辨识和导纳控制的协作机器人拖动方法， 其 特征在于， 所述的步骤1中， 构建协作机器人基于基于牛顿 ‑欧拉形式的动力学方程， 基于牛 顿‑欧拉动力学方程动力学方程找出线性相关项， 将动力学模型线性化处理， 具体步骤如 下： 动力学模型构建如下， 先利用运动学公式， 前向迭代， 求得机器人各连杆的线速度ivi、 线加速度 角速度iωi和角加速度 计算各连杆上所需的力iFi和力矩iNi； 然后从末端连杆开始， 根据力矩和力平衡方程， 向内递推， 求得各关节所需的力ifl、 力 矩ini； 其中mi为第i根连杆质量， 为第i根连杆绕其质心坐标系{Ci}的惯性矩阵， 为第i根 连杆质心坐标系Ci相对于坐标系{i}的平 移偏量， 为沿第i个关节轴线的单位向量； 基于牛顿 ‑欧拉动力学方程动力学方程找出线性相关项， 将动力学模型线性化处理如 下： 分别为第i连杆绕坐标系{i}和{Ci}的惯性张量矩阵， Pci为其质心在坐标系{i} 中的位置， 则有：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114589702 A 2且有 代表末端角速度矩阵， 为负载惯性张量则可 得： 则由牛顿‑欧拉动力学动力学 方程可得： 若记 其中 表示末端所受外力、 力矩； 为第i根连杆的动 力学参数， 则上式可写为 其中： 若将 组成一列， 则递推可 得： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114589702 A 3