(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 202211347581.7 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市外环西路23 0号 (72)发明人 岳夏　李志滨　王宇华　张春良　 朱厚耀　张伯虎　 (74)专利代理 机构 北京八月瓜知识产权代理有 限公司 1 1543 专利代理师 秦莹 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂末端负载质量辨识方法、 系统、 设备及介质 (57)摘要 本说明书实施例提供了一种机械臂末端负 载质量辨识方法、 系统、 设备及介质， 该方法包括 在机械臂末端设置未知质量的负载； 基于拉格朗 日法建立六自由度机械臂的带负载动力学模型； 规划机械臂运行路径， 控制机六自由度机械臂按 照期望轨迹运动， 采集获取各关节的第一监测数 据； 建立基于电流的末端负载动力学模型； 利用 第一监测数据代入带负载动力学模 型， 计算确定 各个关节第一力矩； 利用第一监测数据代入末端 负载动力学模型， 计算确定各个关节第二力矩； 根据各个关节的第一力矩与第二力矩建立等式 确定负载质量。 负载质量的计算是基于机械臂末 端设置未知负载条件下建立的动力学模型及基 于电流的末端负载动力学模型来进行负载质量 的求解， 使辨识更准确。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115533916 A 2022.12.30 CN 115533916 A 1.一种机 械臂末端负载质量 辨识方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 在机械臂末端设置未知质量的负载； 基于拉格朗日法建立六自由度机 械臂的带负载动力学模型； 规划机械臂运行路径， 控制机六自由度机械臂按照期望轨迹运动， 采集获取各关节的 第一监测数据； 建立基于电流的末端负载动力学模型； 利用第一监测数据中获取的各关节实际位置、 实际速度及实际加速度代入带负载动力 学模型， 计算确定各个关节第一力矩； 利用第一监测数据中获取的各关节实际电流代入末端负载动力学模型， 计算确定各个 关节第二力矩； 根据各个关节的第一力矩与第二力矩建立 等式确定负载质量。 2.如权利要求1所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法， 其特征在于， 所述基于拉格 朗日法建立六自由度机 械臂的带负载动力学模型 具体如下： 设定未知的负载质量为mQ的条件下， 负载质量mQ添加至六自由度机械臂末端的连杆质 量上， 所述带负载动力学模型如下式： 其中， τ为各关节力矩， M为观测矩阵， C为科氏力和离心力 项， G为重力 项， q为关节位置， 为关节速度， 为关节加速度； 在系统求解过程中， 先对带负载动力学模型τ中提取出与机械臂运动状态无关的动力 学参数， 定义 为矩阵 可将带负载动力学 方程改写为： 式中， W为机器人动力学线性模型中的观测矩阵， 表示与动力学参数相对应的系数函 数。 3.如权利要求2所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法， 其特征在于， 所述末端负载 动力学模型 具体如下 是式： τout＝RKI‑τw                                 (3) 其中， τout为各个关节的实际输出力矩， R为齿轮箱减速比， K电机常数， I为实际电流， τw 为能量耗散引起的力矩损失。 4.如权利要求3所述的一种机械臂末端负载质量辨识方法， 其特征在于， 所述根据 各个 关节的第一力矩与第二力矩建立 等式确定负载质量， 等式具体为： 5.如权利要求1所述的一种机 械臂末端负载质量 辨识方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 通过移动平均滤波器对第一监测数据进行滤波及平滑处理， 获得各关节实 际位置、 实 际速度、 实际加速度及各关节实际电流数据。 6.一种六自由度机 械臂末端负载质量 辨识系统， 其特 征在于， 包括： 六自由度机械臂， 通过其控制柜连接到所述计算机， 所述六自由度机械臂末端设置未 知质量的负载， 在所述计算机的控制下 带动六自由度机 械臂进行运动；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115533916 A 2计算机， 为用户提供可视化控制操作， 对六自由度机械臂的运行进行规划及控制； 建立 基于电流的末端负载动力学模型及基于拉格朗日法建立六自由度机械臂的带负载动力学 模型； 并用于采集六自由度机械臂运动时各关节的第一监测数据， 利用第一监测数据中获 取的各关节实际位置、 实际速度及实际加速度代入带负载动力学模型， 计算确定各个关节 第一力矩； 利用第一监测数据中获取 的各关节实际电流代入末端负载动力学模型， 计算确 定各个关节第二力矩； 根据各个关节的第一力矩与第二力矩建立 等式确定负载质量。 7.如权利要求6所述的一种六自由度机械臂末端负载质量辨识系统， 其特征在于， 所述 带负载动力学模型 具体如下： 设定未知的负载质量为mQ的条件下， 负载质量mQ添加至六自由度机械臂末端的连杆质 量上， 所述带负载动力学模型如下式： 其中， τ为各关节力矩， M为观测矩阵， C为科氏力和离心力 项， G为重力 项， q为关节位置， 为关节速度， 为关节加速度； 求解过程中， 先对带负载动力学模型τ中提取出与机械臂运动状态无关的动力学参数， 定义为矩阵 可将带负载动力学 方程改写为： 式中， W为机器人动力学线性模型中的观测矩阵， 表示与动力学参数相对应的系数函 数。 8.如权利要求6所述的一种六自由度机械臂末端负载质量辨识系统， 其特征在于， 所述 末端负载动力学模型 具体如下 是式： τout＝RKI‑τw                                 (7) 其中， τout为各个关节的实际输出力矩， R为齿轮箱减速比， K电机常数， I为实际电流， τw 为能量耗散引起的力矩损失。 9.计算机设备， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运 行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任 一项所述机 械臂末端负载质量 辨识方法。 10.计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述机械臂末端负载质量辨 识方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115533916 A 3