具有谐波减速器柔性关节摩擦力辨识及控制.pdf

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1、具有谐波减速器柔性关节摩擦力辨识及控制倪风雷，刘业超，黄剑斌。(1．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001；2．北京航天工程研究所，北京100011)FrictionIdentificationandContro1foraFlexibleJointWithHarmonicDriveGearNIFeng—lei。LIUYe—chao，HUANGJian—bin(1．StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150080，China；

2、2．InstituteofSpacecraftSystemEngineeringBeijing，Beijing100011，China)摘要：为了减轻关节重量，提高关节输出力矩，Keywords：flexiblejoint；harmonicdrivegear；在关节内部集成谐波减速器等部件。然而，谐波减friction：identificati0n速器的加入，不仅增加关节柔性，而且导致关节内部摩擦力复杂。针对具有谐波减速器的柔性关节，提0引言出了摩擦力辨识方法，并且的得到关节摩擦力模型与Strbeck摩擦力模型相似的结论。搭建了柔性关服务机器人和空间机器人的特点

3、是质量轻、能节试验平台，利用辨识的摩擦力模型有效的补偿了耗小、载荷自重比大、自由度多口]。提高机器人的关节内部摩擦力的影响，提高了关节的控制精度。输出效率，一般在关节内采用电机加谐波减速器的关键词：柔性关节；谐波减速器；摩擦力；辨识传动机构，而谐波减速器的加入必然会使关节内部中图分类号：TM301．2摩擦力复杂，柔性增加，导致关节控制难度增加。文献标识码：AGandhi[3针对谐波减速器的摩擦特性给出了详细的文章编号：1001—2257(2012)04—0071—04辨识及补偿方法，包括谐波减速器中与速度和位置Abstract：Inordertoreduceth

4、eweightofjoint相关的摩擦力。Tutle给出了包含运动学误差、摩andimprovejointtorqueoutput，theharmonicdriv—擦及柔性特性在内的相对完整的谐波减速器模型，ergearisoftenintegratedinthejoint．However，指出在非零转速下谐波减速器的摩擦特性主要包括theadditionofharmonicreducerwillnotonlyin—4部分：常数摩擦、与速度有关的摩擦、与位置有关creasetheflexibilityofthejoint，butalsocomplex的摩擦和谐振

5、引起的摩擦，并首次应用三次多项式theinternalfrictionofthejoint．Therefore，this来描述摩擦模型[4]。G．Hirzinger等人对具有谐波paperpresentstheidentificationmethodofthefric—减速器的柔性关节ROKVISS机械臂[5]，在空间进tion，andobtainstheconclusionsafterrecognition行了摩擦力辨识试验，然而空间摩擦力辨识的结果bythedataprocessingoffriction，whichisthatthe与地面辨识的摩擦力模型存

6、在差异。因此为了进一frictionmodelofflexiblejointissimilartostribeck步验证柔性关节谐波减速器的摩擦模型，依据关节frictionmode1．Theexperimentplatformisestab—中现有的传感器配置，设计了摩擦特性辨识实验，通lishedandtheflexibleiointfrictionofpositioncon—过试验结果指出了目前常采用的三次多项式描述摩troliscompensatedbyusingstribeckfrictionmod—擦力模型不足的缺点，得出具有谐波减速器的柔性e1．T

7、heexperimentalresultsshowthattheuseof关节摩擦力模型与Stribeck模型相近的结论。suchfrictioncompensationcaneffectivelyover—1谐波减速器原理cometheeffectofharmonicdrivergearfrictionand谐波减速器主要由3个元件构成：波发生器、柔increasethecontrolprecisionofioint．轮和刚轮。其中任何一件均可固定不动，其余两件收稿日期：2011—07—22作为输入件和输出件。谐波减速器即可作为减速器《机械与电子)2012(4

8、)·71·波及用，也可作