(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 202211011636.7 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 上海大学 地址 200436 上海市宝山区上 大路99号 (72)发明人 袁建军　何明辉　罗瑞卿　鲍晟　 杜亮　 (74)专利代理 机构 嘉兴华申知识产权代理事务 所(普通合伙) 33454 专利代理师 徐桂红 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种差动关节的动力学参数辨识方法 (57)摘要 本发明公开了一种差动关节的动力学参数 辨识方法， 包括以下步骤： S1： 对差动关节进行D ‑ H建模， 并建立含有摩擦项的动力学模型； S2： 将 差动关节的惯 性项和摩擦项分离， 得到分离后的 惯性项力矩和摩擦项力矩； S3： 采用CAD识别法获 取的差动关节的惯性项参数， 采用辨识实验法获 取差动关节的摩擦项参数。 本发 明提供的差动关 节的动力学参数辨识方法， 根据差动关节中电机 空间和关节空间存在的耦合关系， 建立出差动关 节专有的动力学模型， 能够将惯 性项参数和摩擦 项参数分离， 惯性项参数采用CAD识别法获取， 而 摩擦项参数通过建立合适的摩 擦力模型， 单独进 行辨识实验法获取， 具有较高的辨识精度， 可 以 提高针对差动关节或含有差动关节的机械臂力 控制算法的准确度。 权利要求书2页 说明书12页 附图2页 CN 115284294 A 2022.11.04 CN 115284294 A 1.一种差动关节的动力学参数辨识方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 对差动关节进行D ‑H建模， 并建立含有摩擦 项的动力学模型； S1.1： 获取差动关节各轴的DH参数， 建立连 杆坐标系和各轴之间的转换关系矩阵； S1.2： 简化差动关节电机端到 差动机构输入端的传动部分的摩擦力矩； S1.3： 建立单个差动关节的动力学模型； S2： 将差动关节的惯性项和摩擦 项分离， 得到分离后的惯性项力矩 τD和摩擦项力矩 τF； S3： 采用CAD识别法获取的差动关节的惯性项参数， 采用辨识 实验法获取差动关节的摩 擦项参数； S3.1： 对差动关节传动部分和关节部分的摩擦力矩建立库伦 ‑黏滞摩擦模型， 并将传动 部分和关节的摩擦力合并以简化总摩擦模型， 表示 为： S3.2： 在差动关节运动过程中测量n组驱动力矩力矩信息τt1和τt2与运动信息 同时采用相反等大的运动速度 和 作用于差动关节， 提取 出摩擦项力矩， 表示 为： S3.3： 将得到的摩擦项力矩信息进行滤波处理， 得到经过滤波处理的摩擦项力矩信息 S3.4： 根据经 过滤波处理的力矩信息 和测量的运动信息得到超定方程组， 表示 为： S3.5： 采用最小二乘法对以上超定方程组求 解摩擦项参数φf， 表示为： S3.6： 采用CAD识别法获取惯性项参数φd。 2.根据权利要求1所述的一种差动关节的动力学参数辨识方法， 其特征在于， 步骤S1.1 中， 所述DH参数包括连 杆扭角、 连杆长度、 连 杆距离和连 杆转角。 3.根据权利要求1所述的一种差动关节的动力学参数辨识方法， 其特征在于， 步骤S1.2 中， 简化差动关节电机端到 差动机构输入端的传动部分的摩擦力矩， 表示 为： 其中， τfti(i＝1， 2)为差动关节的传动部分i的等效摩擦力矩， τfmi(i＝1， 2)为电机i的 摩擦力矩， τfri(i＝1， 2)为差动关节的减速器的摩擦力矩， τfgi(i＝1， 2)为差动关节内差动 机构的摩擦力矩， ir为差动关节的减速器的减速比， it为电机到关节的总传动比。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115284294 A 24.根据权利要求1所述的一种差动关节的动力学参数辨识方法， 其特征在于， 步骤S2 中， 当差动关节内第一电机速度为正向速度 第二电机速度为反向速度 时， 惯性项力矩 和摩擦项力矩满足： 并将传动部分的驱动力矩 τt中的惯性项力矩 τD和摩擦项力矩 τF进行分离， 表示 为： 5.根据权利要求1所述的一种差动关节的动力学参数辨识方法， 其特征在于， 步骤S3.6 中， 惯性项参数φd表示为： 采用CAD识别法获取。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115284294 A 3