参数的计算
E j = 1 2 ( m j j v j T j j + j ω j T j 0 j j ω j + 2 j m s j T ( j v j × j ω j ) ) = e j χ j E_{j}=\frac{1}{2}\left(m_{j}^{j} \mathbf{v}_{j}^{T} j_{j}+^{j} \omega_{j}^{T} j_{0_{j}}^{j} \omega_{j}+2^{j} \mathbf{m s}_{j}^{T}\left(^{j} \mathbf{v}_{j} \times^{j} \omega_{j}\right)\right)=\mathbf{e}_{j} \chi_{j} E j = 2 1 ( m j j v j T j j + j ω j T j 0 j j ω j + 2 j m s j T ( j v j × j ω j ) ) = e j χ j U j = − [ 0 g T 0 ] 0 T j ( q ) [ j j m s m j ] = u j χ j U_{j}=-\left[\begin{array}{cc}
^{0} \mathbf{g}^{T} & 0
\end{array}\right]^{0} \mathbf{T}_{j}(\mathbf{q})\left[\begin{array}{c}
^{j \mathbf{m} \mathbf{s}}_{j} \\
m_{j}
\end{array}\right]=\mathbf{u}_{j} \chi_{j} U j = − [ 0 g T 0 ] 0 T j ( q ) [ j j m s m j ] = u j χ j χ j = [ x x j x y j x z j y y j y z j z z j m x j m y j m z j m j ] T \chi_{j}=\left[\begin{array}{llllllllll}
x x_{j} & x y_{j} & x z_{j} & y y_{j} & y z_{j} & z z_{j} & m x_{j} & m y_{j} & m z_{j} & m_{j}
\end{array}\right]^{T} χ j = [ x x j x y j x z j y y j y z j z z j m x j m y j m z j m j ] T
我们所含有的参数个数将影响计算量。通过寻找线性关系来消减相关参数。
惯性参数 在不同坐标系下的转换用i λ j ^i\lambda_j i λ j 来转换。参数可以查表。
参数识别
编码器提供离散数据,我们只知道每一时刻的关节的位置信息而不知道速度和加速度,速度要进一步求解。m ˙ ( t ) = m ( t ) − m ( t − T ) T \dot{m}(t)=\frac{m(t)-m(t-T)}{T} m ˙ ( t ) = T m ( t ) − m ( t − T ) 有噪声显著干扰(使用滤波器),相位偏移的情况。改进如下m ˙ ( t ) = m ( t + T ) − m ( t − T ) 2 T \dot{m}(t)=\frac{m(t+T)-m(t-T)}{2 T} m ˙ ( t ) = 2 T m ( t + T ) − m ( t − T )
Definition of the standard dynamic parameters χ j χ_j χ j for the body B j B_j B j
Inertial parameters + motor parameters + friction parameters χ j T = [ x x j , x y j , x z j , y y j , y z j , z z j , m x j , m y j , m z j , m j , I a j , f v j , f s j , o f f j ] χ^T_j =
[xx_j ,xy_j ,xz_j ,yy_j ,yz_j ,zz_j, mx_j, my_j ,mz_j ,m _j, I_{a _j},
f{v_j} ,f{s_j}, off_j] χ j T = [ x x j , x y j , x z j , y y j , y z j , z z j , m x j , m y j , m z j , m j , I a j , f v j , f s j , o f f j ]
Y ( τ ) = W s t ( q ^ a , q ^ a , q ^ a ) χ s t + ρ \mathbf{Y}(\tau)=\mathbf{W}^{s t}\left(\hat{\mathbf{q}}_{a}, \hat{\mathbf{q}}_{a}, \hat{\mathbf{q}}_{a}\right) \chi_{s t}+\rho Y ( τ ) = W s t ( q ^ a , q ^ a , q ^ a ) χ s t + ρ
最后我们希望从Y推导出X来,想要一个好的参数估计结果必须优化关系矩阵。
与控制理论衔接
两种转矩控制策略 :PID,Computed torque control ,我们很熟悉的是PID,在这里我们主要考虑的是线性关系,寻找增益系数。我们假设机器人模型如下:τ i = a i q ¨ i + F v i q ˙ i + γ i \tau_{i}=a_{i} \ddot{q}_{i}+F v_{i} \dot{q}_{i}+\gamma_{i} τ i = a i q ¨ i + F v i q ˙ i + γ i
变速箱(手动通过不同的齿轮组合产生变速变矩)转换比率超过20要更换假设。
在关节空间还是在工作空间里设计控制系统唯一的区别就在于参考值给我们的是各个关节位置速度加速度还是在世界坐标系下的宏观变量。J T J^T J T 作用为直角坐标系到关节空间的转换。求解J,我们最好使用外部传感器,避免使用IKM求解。
Computed torque control的应用场景 :τ = M ^ ( q ) w + c ^ ( q , q ˙ ) \boldsymbol{\tau}=\widehat{\mathbf{M}}(\mathbf{q}) \mathbf{w}+\widehat{\mathbf{c}}(\mathbf{q}, \dot{\mathbf{q}}) τ = M ( q ) w + c ( q , q ˙ ) q ¨ ≡ w = q ¨ d + K p ( q d − q ) + K d ( q ˙ d − q ˙ ) \ddot{\mathbf{q}} \equiv \mathbf{w}=\ddot{\mathbf{q}}^{d}+\mathbf{K}_{p}\left(\mathbf{q}^{d}-\mathbf{q}\right)+\mathbf{K}_{d}\left(\dot{\mathbf{q}}^{d}-\dot{\mathbf{q}}\right) q ¨ ≡ w = q ¨ d + K p ( q d − q ) + K d ( q ˙ d − q ˙ ) 0 = ( q ¨ d − q ¨ ) + K p ( q d − q ) + K d ( q ˙ d − q ˙ ) 0=(\ddot{\mathbf{q}}^{d}-\ddot{\mathbf{q}}) +\mathbf{K}_{p}\left(\mathbf{q}^{d}-\mathbf{q}\right)+\mathbf{K}_{d}\left(\dot{\mathbf{q}}^{d}-\dot{\mathbf{q}}\right) 0 = ( q ¨ d − q ¨ ) + K p ( q d − q ) + K d ( q ˙ d − q ˙ )