关节的力矩补偿方法、装置、机器人关节及存储介质与流程

本申请涉及机器人，特别是涉及一种关节的力矩补偿方法、装置、机器人关节及存储介质。

背景技术：

1、机器人力控技术是指利用传感器或其他外部设备获取机器人周围环境信息，将周围环境信息作为反馈信号，通过控制器来调整机器人和力度和速度，以达到精准控制机器人运动的目的。由于外部负载和运动惯性的影响，机器人关节在不同工况下的力控性能存在不稳定的问题。为了保证关节的力控性能，目前一般依赖于关节力矩传感器采集的数据，但是由于关节力矩传感器会受到其他非扭转载荷的影响，即便在传感器设计和应用中已经考虑抑制串扰，依然无法消除力矩读数的偏差，导致机器人的力控性能降低。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种关节的力矩补偿方法、装置、机器人关节及计算机可读存储介质，能够补偿关节力矩传感器的误差，提升关节力矩检测的精确度，为机器人控制提供准确的数据，进而提升机器人的力控性能。

2、第一方面，本申请提供了一种关节的力矩补偿方法。所述方法包括：

3、获取机器人关节的当前角度，并通过动力学模型解析所述机器人关节的载荷参数；

4、根据所述当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，并根据所述当前角度、所述载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值；

5、根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩。

6、在其中一个实施例中，所述根据所述当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，包括：

7、根据所述当前角度，通过第一预设公式计算关节力矩传感器的当前偏置量；所述第一预设公式用于表征关节力矩传感器的偏置量随角度变化的关系。

8、在其中一个实施例中，通过第一预设公式计算关节力矩传感器的当前偏置量之前，所述方法还包括：

9、确定所述当前角度对应的目标预设区间；

10、获取所述目标预设区间对应的第一预设公式。

11、在其中一个实施例中，所述根据所述当前角度、所述载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值，包括：

12、根据所述当前角度，通过第二预设公式计算关节力矩传感器在无弯矩作用下的当前增益变化率；所述第二预设公式用于表征关节力矩传感器在无弯矩作用下的增益变化率随角度变化的关系；

13、根据所述载荷参数、关节力矩传感器的标定补偿系数和所述当前增益变化率计算关节力矩传感器的当前增益值。

14、在其中一个实施例中，所述根据所述当前角度，通过第一预设公式计算关节力矩传感器的当前偏置量之前，所述方法还包括：

15、获取不同关节角度对应的偏置量试验数据；

16、采用多项式对所述不同关节角度对应的偏置量试验数据进行拟合，得到第一预设公式。

17、在其中一个实施例中，所述根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩，包括：

18、根据关节力矩传感器采集的原始力矩、关节力矩传感器的零点以及所述当前偏置量计算偏置补偿力矩；

19、计算所述偏置补偿力矩与所述当前增益值之间的比值，得到补偿后的目标力矩。

20、在其中一个实施例中，所述根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩之后，所述方法还包括：

21、获取多个补偿数据；所述补偿数据包括历史运行时刻对应的角度、载荷参数、原始力矩以及目标力矩；

22、利用预设核函数对所述多个补偿数据进行非线性拟合，得到第三预设公式；所述第三预设公式用于表征补偿后的力矩随角度、载荷参数和原始力矩变化的关系；

23、根据在当前运行时刻获取到的角度、载荷参数和原始力矩，通过所述第三预设公式计算所述当前运行时刻对应的补偿后的力矩。

24、第二方面，本申请还提供了一种关节的力矩补偿装置。所述装置包括：

25、获取模块，用于获取机器人关节的当前角度，并通过动力学模型解析所述机器人关节的载荷参数；

26、确定模块，用于根据所述当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，并根据所述当前角度、所述载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值；

27、补偿模块，用于根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩。

28、第三方面，本申请还提供了一种机器人关节。所述机器人关节包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

29、获取机器人关节的当前角度，并通过动力学模型解析所述机器人关节的载荷参数；

30、根据所述当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，并根据所述当前角度、所述载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值；

31、根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩。

32、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

33、获取机器人关节的当前角度，并通过动力学模型解析所述机器人关节的载荷参数；

34、根据所述当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，并根据所述当前角度、所述载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值；

35、根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩。

36、上述关节的力矩补偿方法、装置、机器人关节及存储介质，获取机器人关节的当前角度，并通过动力学模型解析机器人关节的载荷参数；根据当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，并根据当前角度、载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值；根据当前偏置量和当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩。通过上述方式，考虑了不同角度下传感器的偏置量的差异，并且考虑了不同角度、不同载荷下的增益值的差异，以当前工况下确定的偏置量和增益值为依据对传感器采集的数据进行补偿，一方面能够消除传感器零点漂移等静态误差，提升了关节力矩检测的精确度；另一方面，即便是非扭转载荷对关节力矩传感器的检测产生了影响，本方法根据角度和载荷参数确定增益值、并通过增益值实现对非扭转载荷产生的影响进行补偿，能够减少载荷因素对传感器输出的影响，提升了传感器的稳定和可靠性。本方法结合机器人的运动工况确定符合实际的、准确的偏置量和增益值，并同时从偏置量和增益值的角度补偿关节力矩传感器的误差，能够为机器人控制提供准确的数据，进而提升机器人的力控性能。

技术特征：

1.一种关节的力矩补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前角度，通过第一预设公式计算关节力矩传感器的当前偏置量之前，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前角度、所述载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前角度，通过第一预设公式计算关节力矩传感器的当前偏置量之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩，包括：

7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前偏置量和所述当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩之后，所述方法还包括：

8.一种关节的力矩补偿装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种机器人关节，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种关节的力矩补偿方法、装置、机器人关节及存储介质。该方法包括：获取机器人关节的当前角度，并通过动力学模型解析机器人关节的载荷参数；根据当前角度确定关节力矩传感器的当前偏置量，并根据当前角度、载荷参数确定关节力矩传感器的当前增益值；根据当前偏置量和当前增益值对关节力矩传感器采集的原始力矩进行补偿，得到补偿后的目标力矩。本方法中考虑了不同角度下传感器的偏置量的差异，同时还考虑了不同角度、不同载荷下的增益值的差异，以当前工况下确定的偏置量和增益值为依据进行力矩补偿，能够消除传感器零点漂移等静态误差，提升关节力矩检测的精确度，能够减少载荷因素对传感器输出的影响，提升传感器的稳定和可靠性。

技术研发人员：周万艺,姜皓,张兆文,关若荇
受保护的技术使用者：上海非夕机器人科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22