控制机器人转动关节运动的方法和装置及机器人

摘要

本发明公开了一种控制机器人转动关节的方法，包括：接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；对于每一个匀速运动速度，控制机器人转动关节进行与匀速运动速度对应的轨迹运动，并在轨迹运动的匀速运动阶段中读取机器人的驱动电机的驱动力矩作测量摩擦力矩；根据每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建动态摩擦模型；当接收到控制机器人工作的请求时，根据动态摩擦模型修正由请求生成的驱动力矩，以根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。本发明还公开了一种控制机器人转动关节的装置和一种机器人。采用本发明实施例，能够减少机器人辨识摩擦力的误差，提高控制机器人转动关节的准确性。

权利要求

1.一种控制机器人转动关节的方法，其特征在于，包括：

接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；

对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；

根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；

当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

2.如权利要求1所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。

3.如权利要求2所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；

则，所述在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩，具体为：根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb， V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；

以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb

4.如权利要求1所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，还包括：根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；

判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；

若是，则输出所述动态摩擦模型给所述机器人；

若否，则返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。

5.如权利要求4所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述拟合程度公式为：其中，n表示所述轨迹参数集中包含的匀速运动速度的数量；F1k

为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度所对应的测量摩擦力矩，F2k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩；d12为所述动态摩擦模型的拟合程度。

6.如权利要求1所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述动态摩擦模型为LuGre摩擦模型。

7.一种控制机器人转动关节的装置，其特征在于，包括：

接收参数模块，用于接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；

力矩获取模块，用于对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；

模型构建模块，用于根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；

机器人工作模块，用于当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

8.如权利要求7所述的控制机器人转动关节的装置，其特征在于，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。

9.如权利要求8所述的控制机器人转动关节的装置，其特征在于，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；

则，所述力矩获取模块包括有：

加速时长获取单元，用于根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb， V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；

驱动力矩获取单元，用于以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb

以及，所述装置还包括拟合程度计算模块、拟合程度判断模块和模型输出模块，具体为：拟合程度计算模块，用于根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；

拟合程度判断模块，用于判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；

模型输出模块，用于当所述拟合程度小于所述拟合阈值时，输出所述动态摩擦模型给所述机器人；

所述接收参数模块，还用于当所述拟合程度大于所述拟合阈值时，返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求7-9任意一项所述的控制机器人转动关节的装置。

说明书

控制机器人转动关节运动的方法和装置及机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种控制机器人转动关节运动的方法和装置及机器人。

背景技术

[0002] 基于动力学的控制能够有效的提高机器人的控制性能，在使用基于动力学模型的控制算法时，首先要保证动力学模型的准确性，动力学模型的准确性依赖于几何参数和动力学参数，几何参数可以通过运动学标定获得，动力学参数要通过模型辨识的方法来估测。

[0003] 通常的工业机器人动力学模型参数辨识方案，是采用整体辨识的方案，即构建动力学模型参数的最小集合，通过设计激励轨迹，测量得到机器人运动和力矩的数据，最后应用合适的估计算法来得到未知的动力学参数。然而进行辨识时测量的随机误差较大，会造成模型参数辨识的不准确，因此在整体参数辨识之前，将部分辨识的参数进行初步的确定，例如摩擦力的模型的参数，有助于提高模型参数辨识的准确性，尤其是在低速阶段，机器人的驱动电机的主要驱动力矩用于抵消关节的摩擦力矩，所以在进行机器人动力学模型参数辨识之前，先单独的对关节的摩擦模型参数进行辨识，对于提高辨识的准确性很有帮助。一般地，在进行关节的摩擦模型参数辨识时，采取三角波形的位置随时间变化的曲线来使得机器人以恒定速度运行，但是三角波形位置随时间变化曲线的速度随时间变化曲线为脉冲波形，则在机器人运动时会造成机器人的振动，会进而影响测量到的摩擦力矩的结果，造成关节的摩擦模型参数辨识的不准确，即构建成的摩擦模型不准确，进而影响了控制机器人转动关节来进行运动的准确性。

发明内容

[0004] 本发明实施例提出的一种控制机器人转动关节运动的方法和装置以及机器人，能够减少机器人辨识摩擦力的误差，提高控制机器人转动关节的准确性。

[0005] 本发明实施例第一方面提供了一种控制机器人转动关节的方法，包括：

[0006] 接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；

[0007] 对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；

[0008] 根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；

[0009] 当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

[0010] 在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。

[0011] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；

[0012] 则，所述在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩，具体为：

[0013] 根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb， V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；

[0014] 以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb

[0015] 在第一方面的第三种可能的实现方式中，还包括：

[0016] 根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；

[0017] 判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；

[0018] 若是，则输出所述动态摩擦模型给所述机器人；

[0019] 若否，则返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。

[0020] 优选地，所述拟合程度公式为：

[0021] 其中，n表示所述轨迹参数集中包含的匀速运动速度的数量，F1k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度所对应的测量摩擦力矩，F2k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩；d12为所述动态摩擦模型的拟合程度。

[0022] 优选地，所述动态摩擦模型为LuGre摩擦模型。

[0023] 相应地，本发明实施例第二方面还提供了一种控制机器人转动关节的装置，包括：

[0024] 接收参数模块，用于接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；

[0025] 力矩获取模块，用于对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；

[0026] 模型构建模块，用于根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；

[0027] 机器人工作模块，用于当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

[0028] 在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。

[0029] 结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；

[0030] 则，所述力矩获取模块包括有：

[0031] 加速时长获取单元，用于根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb， V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；

[0032] 驱动力矩获取单元，用于以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb

[0033] 以及，所述装置还包括拟合程度计算模块、拟合程度判断模块和模型输出模块，具体为：

[0034] 拟合程度计算模块，用于根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；

[0035] 拟合程度判断模块，用于判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；

[0036] 模型输出模块，用于当所述拟合程度小于所述拟合阈值时，输出所述动态摩擦模型给所述机器人；

[0037] 所述接收参数模块，还用于当所述拟合程度大于所述拟合阈值时，返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。

[0038] 在第三方面，本发明实施例还提供一种机器人，包括第二方面提供的所有控制机器人转动关节的装置的实施例。

[0039] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：

[0040] 本发明实施例提供的控制机器人转动关节运动的方法和装置以及机器人，在构建摩擦力模型的过程，采用先以恒定的一个加速度加速至匀速运动速度再以该匀速运动速度进行匀速运动的轨迹运动进测试数据的获取，使得测试过程机器人运动的位置随时间变化的轨迹是连续且平滑，减小机器人因该运动的轨迹的不平滑所造成的振动，进而提高读取到的测试摩擦力矩的准确性，使得根据测试出来的数据构建成的摩擦力模型的拟合效果好，因而，在机器人转动关节进行运动时依据该摩擦力模型来修正驱动电机的驱动力矩，能提高机器人的控制性能。

附图说明

[0041] 图1是本发明提供的控制机器人转动关节的方法的一个实施例的流程示意图；

[0042] 图2是本发明提供的控制机器人转动关节的方法中的轨迹运动的示意图；

[0043] 图3是本发明提供的控制机器人转动关节的装置的一个实施例的结构示意图；

[0044] 图4是本发明提供的控制机器人转动关节的装置的力矩获取模块的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0045] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0046] 本发明实施例采用的描述机器人在转动关节进行运动时的摩擦力矩的模型是LuGre摩擦模型，但不限于该模型，其他描述摩擦力的模型也可以，该模型是一种能比较全面描述摩擦静、动态特性的动态摩擦模型。LuGre摩擦模型的数学表达形式如下：

[0047]

[0048] 其中，F是摩擦力矩；v是速度；sgn为符号函数，即若参数为正返回1，为负返回-1。待辨识的参数集合如下，一共需要辨识8个参数：

[0049]

[0050] 要辨识以上参数集合，即完成上述LuGre摩擦模型的构建，则需要得到不同速度下对应的摩擦力矩值，而对于机器人在运动过程的不同速度下对应的摩擦力矩值的获取的准确性，将会影响获取上述参数集合的准确性，即影响LuGre摩擦模型的构建的准确程度。

[0051] 以下将描述本发明提供的如何在机器人运动的不同速度下获取相应的摩擦力矩的过程，以及根据获得的数据构建LuGre摩擦模型的过程：

[0052] 参见图1，是本发明提供的控制机器人转动关节的方法的一个实施例的流程示意图；该方法机器人的控制处理器执行，包括步骤S1至步骤S3，具体如下：

[0053] S1，接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；

[0054] S2，对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；

[0055] 需要说明的是，由牛顿第二定律可知，当加速度为零时，驱动力矩等于摩擦力矩，所以只需使得机器人在某个匀速运动速度下进行恒速运动，即可以测量得到该匀速运动速度对应的摩擦力矩的数值，那么，依此原理，可测量到上述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的摩擦力矩的数值。

[0056] S3，根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；

[0057] S4，当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

[0058] 需要说明的是，上述步骤S1至S3在机器人进行工作之前预先执行，也可以在机器人工作的过程更新构建，已构建完成或者已更新的动态摩擦模型内嵌于机器人的控制处理器中，机器人的控制处理器在接收到要转动关节进行运动的指令请求时，即上述控制机器人工作的请求，该指令请求包含机器人将要运动的终点位置、加速度、速度等参数，控制处理器在基于动力学模型的基础上，以及依据上述构建完成的动态摩擦力模型，计算出驱动电机在每个时间点上的运动速度，以及该运动速度对应的驱动力矩，此时的驱动力矩已修正，或者是，控制处理器基于动力学业模型的基础上，计算出驱动电机在每个时间点上的运动速度，以及该运动速度对应的驱动力矩，进而再根据上述构建完成的动态摩擦力模型对计算出的驱动力矩进行修正，从而机器人控制驱动电机根据每一个时间点上的已完成修正的驱动力矩转动关节，以达到上述指令请求所要达到的目的。

[0059] 作为本发明实施例的进一步改进，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。也就是说，所述轨迹运动的位置随时间变动依次包括三部分：加速运动、匀速运动和减速运动，其中，在加速运动的阶段中，加速度是正的且恒定的，即上述第一加速度，则此时机器人瞬时运动的速度是恒定的，并且速度是时间的线性函数，位置随时间变化的轨迹是抛物线；在匀速运动的阶段中，加速度为零，机器人运动的速度是恒定的，即为此轨迹运动对应的匀速运动速度，并且位置随时间变化的轨迹是线性函数；在减速运动的阶段，存在恒定的负加速度，即上述第二加速度，机器人运动的瞬时速度线性地减小，并且位置随时间变化的轨迹再次是二次的多项式函数。

[0060] 参见图2，是本发明提供的控制机器人转动关节的方法中的轨迹运动的示意图；

[0061] 进一步地，在限定上述的第一加速度大小与上述的第二加速度的大小相同、方向相向，并且所述轨迹参数集还提供每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长的情况下，以下结合图2，以某一匀速运动速度V为例，以函数的方式描述所述轨迹运动的位置随时间变化的情况：

[0062] 机器人转动关节进行的轨迹运动的位置坐标值q与时间t的函数关系式为：

[0063]

[0064] 其中，所述轨迹运动的起始位置为q0，所述轨迹运动的终点位置为qf,a是指加速运动的阶段和减速运动的阶段的加速度大小，V是指匀速运动的阶段的速度，即上述举例的匀速运动速度，则加速度大小a与匀速运动速度V的关系为：

[0065]

[0066] 进而，三个阶段的位置与速度和时间之间的关系如下：

[0067] 加速运动的阶段：

[0068]

[0069] 匀速运动的阶段：

[0070]

[0071] 减速运动的阶段：

[0072]

[0073] 由(5)、(6)和(7)式可以得到：

[0074]

[0075] 由式(8)可得：

[0076]

[0077] 因而，结合上述推理过程，在机器人按上述轨迹进行运动时，只需要将所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长输入给机器人的控制处理器，即可计算出所述加速运动的加速时长tb， 那么，以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb

[0078] 通过上述步骤S1至步骤S3获取所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，以及根据以上获取到数据构建成相应的动态摩擦模型，还可以进一步判断该动态摩擦模型的构建的拟合程度是否符合要求，具体过程如下：

[0079] 根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；

[0080] 判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；

[0081] 若是，则输出所述动态摩擦模型给所述机器人；

[0082] 若否，则返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。

[0083] 需要说明的是，通过上述对动态摩擦模型的拟合程度判断，进一步提高动态摩擦模型的准确度，即进一步提高机器人转动关节进行运动的准确性。

[0084] 优选地，所述拟合程度公式为：

[0085] 其中，n表示所述轨迹参数集中包含的匀速运动速度的数量，F1k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度所对应的测量摩擦力矩，F2k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩；d12为所述动态摩擦模型的拟合程度。

[0086] 本发明实施例提供的控制机器人转动关节运动的方法，在构建摩擦力模型的过程，采用先以恒定的一个加速度加速至匀速运动速度再以该匀速运动速度进行匀速运动的轨迹运动进测试数据的获取，使得测试过程机器人运动的位置随时间变化的轨迹是连续且平滑，减小机器人因该运动的轨迹的不平滑而造成的振动，进而提高读取到的测试摩擦力矩的准确性，使得根据测试出来的数据构建成的摩擦力模型的拟合效果好，因而，在机器人转动关节进行运动时依据该摩擦力模型来修正驱动电机的驱动力矩，能提高机器人的控制性能。以及，在上述测试过程中增加以一个加速度从匀速运动速度减速至静止的减速运动，进一步提高读取到测试摩擦力矩的效率和准确性。

[0087] 参见图3，是本发明提供的控制机器人转动关节的装置的一个实施例的结构示意图；该控制机器人转动关节的装置，包括：

[0088] 接收参数模块10，用于接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；

[0089] 力矩获取模块20，用于对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；

[0090] 模型构建模块30，用于根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；

[0091] 机器人工作模块40，用于当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

[0092] 在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。

[0093] 结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；

[0094] 则，如图4所示，图4是本发明提供的控制机器人转动关节的装置的力矩获取模块的一个实施例的结构示意图；所述力矩获取模块20包括有：

[0095] 加速时长获取单元21，用于根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb， V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；

[0096] 驱动力矩获取单元22，用于以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb

[0097] 在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述装置还包括拟合程度计算模块50、拟合程度判断模块60和模型输出模块70，具体为：

[0098] 拟合程度计算模块50，用于根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；

[0099] 拟合程度判断模块60，用于判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；

[0100] 模型输出模块70，用于当所述拟合程度小于所述拟合阈值时，输出所述动态摩擦模型给所述机器人；

[0101] 所述接收参数模块10，还用于当所述拟合程度大于所述拟合阈值时，返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。

[0102] 优选地，所述拟合程度公式为：

[0103] 其中，F1k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度所对应的测量摩擦力矩，F2k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩；d12为所述动态摩擦模型的拟合程度。

[0104] 优选地，所述动态摩擦模型为LuGre摩擦模型。

[0105] 本发明实施例还提供一种机器人，包括任一实施例提供的所有控制机器人转动关节的装置，此装置可以设置在机器人的处理器当中。

[0106] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：

[0107] 本发明实施例提供的控制机器人转动关节运动的装置和机器人，在构建摩擦力模型的过程，采用先以恒定的一个加速度加速至匀速运动速度再以该匀速运动速度进行匀速运动的轨迹运动进测试数据的获取，使得测试过程机器人运动的位置随时间变化的轨迹是连续且平滑，减小机器人因该运动的轨迹的不平滑而造成的振动，进而提高读取到的测试摩擦力矩的准确性，使得根据测试出来的数据构建成的摩擦力模型的拟合效果好，因而，在机器人转动关节进行运动时依据该摩擦力模型来修正驱动电机的驱动力矩，能提高机器人的控制性能。以及，在上述测试过程中增加以一个加速度从匀速运动速度减速至静止的减速运动，进一步提高读取到测试摩擦力矩的效率和准确性。

[0108] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

[0109] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。