机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (5): 151-167.doi: 10.3901/JME.260234
• 机器人及机构学 • 上一篇
张涛1,2, 何家豪1, 施永平1,3, 赵萍1, 汪键4, 王伟1
ZHANG Tao1,2, HE Jiahao1, SHI Yongping1,3, ZHAO Ping1, WANG Jian4, WANG Wei1
摘要: 精确的动力学模型对于协作机器人的控制和安全在人机交互任务中至关重要,其研究核心为动力学模型参数辨识。动力学模型中的摩擦项建模不精确会导致机器人控制稳定性和运动精度较差,针对此问题提出一种改进Stribeck摩擦模型,其添加加速度项和速度项以更好地拟合动力学模型中的非线性。首先,利用拉格朗日法建立带关节摩擦力项的机器人动力学模型,并将其分为线性和非线性部分;通过六自由协作机器人平台,以三阶傅里叶级数信号作为关节轨迹输入,并对采集的数据处理并滤波,建立参数辨识的实验数据集;最后利用该数据集辨识动力学模型参数,即利用基于迭代加权的约束最小二乘法辨识线性部分;利用基于密度的带有噪声的空间聚类法(DBSCAN)和灰狼-布谷鸟混合优化算法(GWO-CS)辨识非线性部分。实验结果表明,改进Stribeck摩擦模型能准确拟合关节摩擦的非线性项,相比传统库仑-粘滞摩擦模型和标准Stribeck模型,关节力矩的均方根误差(RMSE)大幅降低,有效地提高协作臂动力学模型的参数辨识精度。
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