(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 202210592114.4 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 聚时科技 （上海） 有限公司 地址 200090 上海市杨 浦区杨树浦路23 00 号3B层B02- 59室 (72)发明人 孟新星　郑军　杨庆研　 (74)专利代理 机构 武汉天领众智专利代理事务 所(普通合伙) 42300 专利代理师 谢非 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于关节机器人振动抑制的输入整形 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于关节机器人振动抑 制的输入整形的方法， 本发明中的算法引入了负 脉冲， 相比只有正脉冲的算法， 显著提升了系统 的响应速度， 不需要求出脉冲序列参数的解析 解， 用计算机可以快速获得数值最优解， 因此人 工计算量小； 可以选择在任何参数变化范围来抑 制系统输 出振荡， 并且可以不以标称参数为中心 对称， 可以根据系统变量变化范围灵活设置约束 条件， 可以针对 任何变量做振动抑制。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114888808 A 2022.08.12 CN 114888808 A 1.一种用于关节机器人振动抑制的输入整形的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 对单关节机器人的控制系统建立模型； S2： 获得单关节机器人控制系统的振荡模态的动态特性； S3： 列出求 解整形曲线优化问题的约束方程和最小化目标函数mi n(tn)； S4： 根据机器人单关节负载时变系统参数变化范围来计算对应的系统自然频率和阻尼 比范围； S5： 通过求 解最优值问题来计算整形的脉冲序列； S6： 整形曲线。 2.如权利要求1所述的用于关节机器人振动抑制的输入整形的方法， 其特征在于， 将单 关节机器人 的电机、 减速器和负载模块中的表达式对应相应部分的传递函数建立模型； 输 入U(s)为输入扭矩， 输出Y(s)为实际负载端角位移， Jm为电机转动惯量； Bm为电机阻尼比系 数； Bml为联轴器阻尼比系数； Kml 为联轴器刚度； Jl 为负载转动惯量； Bl 为负载阻尼比系数； 应用梅森增益公式， 从U到 Y的传递函数为： 其中， Kt为转矩系数， s代表 拉普拉斯变换算子， a0＝0； a1＝Bl*Kml+Bm*Kml； a2＝Bl*Bm+ Bl*Bml+Bm*Bml+Jl*Kml+Jm*Kml； a3＝Bl*Jm+Bm*Jl +Bml*Jl+Bml*Jm； a4＝Jl*Jm， b0＝Kml， b1 ＝Bml； 外环控制器传递 函数Go和内环控制器传递 函数Gi分别为： Go＝Kpo    (1b) 其中， Kpo为外环比例控制器系数， Kpi为内环控制器比例系数， Kii为积分系数， 由梅森增 益公式得到闭环控制系统的频域响应的传递 函数为 求得对应传函系数值a1、 a2、 a3、 a4、 a5、 b0、 b1、 b2； 其中， b2＝Bml*Kpo*Kt*Kpi， b1＝Bml*Kpo*Kt*Kii+Kml*Kpo*Kt*Kpi， b0＝Kml*Kpo*Kt*Kii， a5 ＝Jl*Jm， a4＝Bl*Jm+Bm*Jl +Bml*Jl+Bml*Jm+Jl*Kt*Kpi， a3＝Bl*Bm+Bl*Bml +Bm*Bml+Jl*Kml +Jm*Kml+Bl*Kt*Kpi+Bml*Kt*Kpi+Jl*Kt*Kii+Jl*Kpo*Kt*Kpi， a2＝Bl*Kml+Bm*Kml+Bl*Kt*Kii+ Bml*Kt*Kii+Kml*Kt*Kpi+Bl*Kpo*Kt*Kpi+Bml*Kpo*Kt*Kpi+Jl*Kpo*Kt*Kii； a1＝Kml*Kt*Kvii+Bl*Kpo*Kt*Kii+Bml*Kpo*Kt*Kii+Kml*Kpo*Kt*Kpi； a0＝Kml*Kpo*Kt*Kii； 输入R(s)为目标负载端角位移， 输出Y(s)为实际负载端角位移。 3.如权利要求2所述的用于关节机器人振动抑制的输入整形的方法， 其特征在于， 根据 单关节机器人的控制系统的频域响应的传递函数求得对应传函系数值， 获取振荡模态的动 态特性， 所属单关节机器人的控制系统的频域响应的传递函数(2)中有5个根， 5个根中包含 1对共轭复根和3个实数负根；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114888808 A 2单关节机器人的控制系统负载端的振荡仅由共 轭复根产生， 将 分解成包 含共轭复根的标准 二阶振荡系统部分 G1和不包 含共轭复根部分 G2， 即： ω是单关节机器人的控制系统的自然频率， ζ 是阻尼比。 4.如权利要求1所述的用于关节机器人振动抑制的输入整形的方法， 其特征在于， 步骤 S3包括步骤S 31： 列出约束方程中的振动抑制比约束； 振动抑制比为整 形脉冲序列激励系统 产生的响应曲线幅值除以单位幅值脉冲在零时刻激励系统产生的响应曲线幅值， 对应于闭环控制系统的系统特性 为(ω， ζ )的振动抑制比为： 上式(4)中， 其中， Ai和ti是第i个脉冲的幅值和时间， 按需约束的闭环控制系统在系统特性(ω， ζ ) 下的余振小于给定值， 即， S32： 进行 脉冲的幅值单项约束； 采用正负脉冲混合叠加， 具体为： 0＜Ai≤1,i为奇数    (8) Ai＝‑Amax,i为偶数    (9)； S33： 进行脉冲序列的幅值集体约束； 整形脉冲序列幅值的和等于基准脉冲幅值1， 即A1+ A2+…+An＝1， 累加约束条件为： 上式(10)中， Ai为第i个脉冲的幅值； k代表当前脉冲； n是序列中脉冲的总体个 数， 其中n ＝5， 通过 上式(10)得到 5个脉冲序列幅值 集体约束， 分别为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114888808 A 3