1.基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,包括:测试法兰,安装于机器人末端,所述测试法兰上设有至少一个激励引导点位,所述激励引导点位和测试法兰中心轴线具有预设的力臂距离,用于施加可量化的力矩,以激发机器人腕部关节的旋转动态;至少两个三轴加速度传感器,分别固定于所述测试法兰的预设固定点位上,用于获取不同激励引导点位在施加力矩激励下的线性加速度信号;数据处理单元,其被配置为:对获取的不同激励引导点位在施加力矩激励下的线性加速度信号解算,得到测试法兰的三轴加速度信号和测试法兰轴线的角加速度信号,基于测试法兰的三轴加速度信号和测试法兰轴线的角加速度信号计算各测试工况下的实测频率响应函数矩阵,结合各测试工况下的实测频率响应函数矩阵和理论频率响应函数矩阵辨识得到机器人各关节刚度值。
2.如权利要求1所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,所述测试法兰为十字形测试法兰,十字形测试法兰包括两个正交延伸的臂,定义十字形测试法兰坐标系 的原点位于十字形测试法兰底面两臂中心线的交点处, 的轴线 和 分别平行于两臂中心线方向, 的第三轴 方向通过右手定则根据 和 指向确定。
3.如权利要求2所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,所述十字形测试法兰的臂上设有加强凸台,所述加强凸台包括两个正交的伸出臂,各伸出臂的中心线与 和 轴平行,两个正交的伸出臂中心线的几何中心点位于轴线 上,伸出臂的顶面和侧面分别平行和垂直于十字形测试法兰底面,所述加强凸台各伸出臂末端均在至 轴距离 的位置被垂直切割,形成四个同时垂直于十字形测试法兰底面和加强凸台伸出臂中心线的末端平面。
4.如权利要求3所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,所述激励引导点位包括线性力激励引导点和力矩激励引导点;其中,线性力激励引导点设置于加强凸台两个正交的伸出臂中心线的几何中心点,力矩激励引导点设置于十字形测试法兰加强凸台伸出臂的末端。
5.如权利要求1所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,在所有测试工况下,机器人的主臂关节保持固定,仅改变机器人腕部关节轴线间的相对几何关系。
6.如权利要求1所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,所述对获取的不同激励引导点位在施加力矩激励下的线性加速度信号解算,包括:对获取的不同激励引导点位在施加力矩激励下的线性加速度信号进行预处理;将预处理后的线性加速度信号转化到同一坐标系下得到对应的时域信号;基于刚体运动学原理,对时域信号进行解算得到测试法兰的三轴加速度信号和测试法兰轴线的角加速度信号。
7.如权利要求1所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,在计算各测试工况下的实测频率响应函数矩阵时,对同一测试工况的多次测试结果进行平均得到最终的实测频率响应函数矩阵结果。
8.如权利要求1所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,理论频率响应函数矩阵的确定方法为:建立简化的动力学方程,将简化的动力学方程转换为状态空间形式,基于状态空间模型,对于任意给定的关节刚度向量,计算每个工况对应的理论频率响应函数矩阵。
9.如权利要求1所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,其特征在于,所述结合各测试工况下的实测频率响应函数矩阵和理论频率响应函数矩阵辨识得到机器人各关节刚度值时,基于所有工况下的理论与实验频率响应函数矩阵定义代价函数,寻找使代价函数最小化的刚度向量即为最终的辨识结果。
10.基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识方法,其特征在于,基于权利要求1-9任一项所述的基于标准化激励法兰的机器人关节刚度辨识系统,包括如下步骤:获取不同激励引导点位在施加力矩激励下的线性加速度信号;对获取的不同激励引导点位在施加力矩激励下的线性加速度信号解算,得到测试法兰的三轴加速度信号和测试法兰轴线的角加速度信号;基于测试法兰的三轴加速度信号和测试法兰轴线的角加速度信号计算各测试工况下的实测频率响应函数矩阵,结合各测试工况下的实测频率响应函数矩阵和理论频率响应函数矩阵辨识得到机器人各关节刚度值。