【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機器人剛度辨識，尤其涉及一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法及系統。
技術介紹
1、這里的陳述僅提供與本專利技術相關的
技術介紹
，而不必然地構成現有技術。
2、在高端制造業中，特別是在航空航天等精密加工領域，機器人因具備高度靈活性和空間位姿控制能力，而逐漸成為重要的創新裝備。然而，由于其串聯機構固有的結構特點，機器人的剛度通常遠低于傳統數控機床，尤其在執行高精度、大負載任務時，受外力影響容易產生形變。因此，剛度成為衡量機器人抵抗外力變形的重要指標，直接影響系統的定位精度、響應速度及其在復雜環境下的適應性。隨著工業機器人向更高精度和多任務方向的發展，對機器人進行高精度剛度辨識的需求愈加迫切。
3、當前的機器人剛度辨識方法多基于靜態測量，即通過在特定方向上施加靜態載荷，分析機器人或被測物體末端的位移響應，以此計算其剛度特性。然而，這類靜態測量方式僅能反映某一特定方向的剛度信息，難以覆蓋復雜的、多方向動態受力情境。在實際應用中，機器人通常面臨多方向和多維度的外界干擾，例如動態抓取、搬運及交互操作等，這些應用環境要求更全面的剛度特性，單一方向的靜態剛度數據往往不足以準確反映機器人的整體剛度特性，進一步限制了機器人在動態、復雜場景中的應用效果。
4、此外，傳統的剛度辨識裝置或系統在外載荷加載方式上也存在一定的局限，其通常僅能在單一方向上施加載荷，且難以保證力的均勻分布，由于加載裝置的結構設計和方向布置有限，難以模擬多方向和多角度的受力場景，導致機器人在復雜負載下的響應難以被精準捕
5、即，現有機器人剛度辨識方法存在單一受力方向的局限性，通常僅在某一方向上對機器人末端施加外力，所獲得的剛度模型只能反映該方向的剛度特性，雖然這種方法操作簡單，但其存在一定的缺陷：
6、(1)機器人的剛度通常具有各向異性，即在不同方向上表現出不同的剛度，例如機器人末端的剛度在垂直方向可能遠高于水平方向。單一方向的剛度辨識無法捕捉這種差異，導致模型無法準確反映實際情況，使其在多方向受力環境中表現不佳。
7、(2)在多自由度、高動態動作的操作中，不同方向的受力和變形往往相互耦合，若僅依據單一方向的剛度辨識結果來進行分析，誤差可能隨著操作復雜性的增加而變大，尤其在多關節操作和柔性關節系統中，容易導致位姿控制不穩定從而降低辨識精度。
技術實現思路
1、為解決上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法及系統，通過構建抗擾動的辨識外載荷評價指標，以此選定最優載荷組，為后續精確辨識奠定數據基礎；設計并聯繩驅測量加載系統，在多自由度、多角度和多方向下進行機器人的剛度特性辨識，實現精確的多方向剛度測量與辨識，解決傳統單一方向剛度辨識精度差的問題。
2、第一方面，本專利技術提供了一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法。
3、一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，包括：
4、任選多個不同的施加外載荷作為初始載荷組，計算得到初始載荷組的適應性評價指標和初始載荷組所對應觀測矩陣的條件數，進而建立面向系統擾動的辨識載荷評價指標；其中，不同外載荷的大小及方向均不同；
5、以面向系統擾動的辨識載荷評價指標最小化為目標，聯合機器人承受負載約束力限位為約束條件，構建面向系統擾動的變載荷評價模型，根據模型求解結果選定最優載荷組；
6、基于最優載荷組，利用并聯繩驅測量加載系統對機器人進行剛度辨識試驗，測量機器人在不同載荷下末端靶球的坐標值，計算得到變形矢量，進而計算得到機器人關節剛度。
7、第二方面，本專利技術提供了一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識系統。
8、一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識系統，包括：
9、辨識載荷評價指標構建模塊，用于任選多個不同的施加外載荷作為初始載荷組，計算得到初始載荷組的適應性評價指標和初始載荷組所對應觀測矩陣的條件數，進而建立面向系統擾動的辨識載荷評價指標；其中，不同外載荷的大小及方向均不同；
10、最優載荷組選定模塊，用于以面向系統擾動的辨識載荷評價指標最小化為目標，聯合機器人承受負載約束力限位為約束條件，構建面向系統擾動的變載荷評價模型，根據模型求解結果選定最優載荷組；
11、剛度測試及辨識模塊，用于基于最優載荷組，利用并聯繩驅測量加載系統對機器人進行剛度辨識試驗，測量機器人在不同載荷下末端靶球的坐標值，計算得到變形矢量，進而計算得到機器人關節剛度。
12、第三方面，本專利技術還提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成第一方面所述方法的步驟。
13、第四方面，本專利技術還提供了一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成第一方面所述方法的步驟。
14、以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：
15、1、本專利技術提出了一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法及系統，通過構建抗擾動的辨識外載荷評價指標，以此選定最優載荷組，為后續精確辨識奠定數據基礎；利用并聯繩驅實驗測量加載系統，在多自由度、多角度和多方向下進行機器人的剛度特性辨識，實現精確的多方向剛度測量，解決傳統單一方向剛度辨識精度差的問題；本專利技術通過上述方式，構建出更具泛化能力的剛度模型，顯著提升機器人在復雜任務中的定位精度與操作適應性，消除不同方向耦合效應所帶來的不確定性，從而避免誤差在復雜操作過程中的積累，為機器人的剛度補償算法提供更精確的數據支持，使得剛度模型和補償算法的可靠性大大提升，確保機器人操作的適應性。
16、2、本專利技術提出了基于關節剛度辨識誤差的辨識精度定量表征方法，建立了關節剛度辨識誤差與觀測矩陣條件數的關聯關系，并結合適應性辨識載荷評價指標，提出抗擾動的辨識外載荷評價指標，以此實現機器人剛度建模的完整性和準確性。
17、3、本專利技術設計了一種并聯繩驅測量加載系統，該系統中設有并聯繩驅施力加載平臺，即結合驅動裝置如電機或氣缸等、繩索相互配合的施力加載實驗臺，設置可控制多個方向上的繞線滾筒、調節繩索和萬向滑輪，通過驅動裝置控制繩索的長度來改變加載力的大小，實現多自由度、多角度、多方向的外力載荷的施加與調整。
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1.一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述面向系統擾動的辨識載荷評價指標的構建過程，包括：
3.如權利要求1所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述并聯繩驅測量加載系統包括機器人本體和并聯繩驅施力加載平臺，所述并聯繩驅施力加載平臺包括繩驅結構；
4.如權利要求3所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述并聯繩驅施力加載平臺包括桌體，桌體上立有多根剛性立柱，每一剛性立柱上設有一驅動裝置；所述繩驅結構包括多根可獨立控制的繩索，多根繩索的一端分別連接至受力裝置的多個不同位置處，多根繩索的另一端分別纏繞在對應的繞線滾筒上，繞線滾筒經驅動裝置驅動；
5.如權利要求4所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述繩索的另一端依次穿過三滑輪張力傳感器和萬向滑輪后，再纏繞在繞線滾筒上；所述三滑輪張力傳感器作為反饋裝置，用于采集張力并反饋至中央處
6.如權利要求2所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，還包括激光跟蹤儀，用于記錄靶球及靶球十字架上各測量點的三維坐標信息。
7.如權利要求1所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，利用并聯繩驅測量加載系統對機器人進行剛度辨識試驗，包括：
8.一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識系統，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成如權利要求1-7中任一項所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成如權利要求1-7中任一項所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述面向系統擾動的辨識載荷評價指標的構建過程，包括：
3.如權利要求1所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述并聯繩驅測量加載系統包括機器人本體和并聯繩驅施力加載平臺，所述并聯繩驅施力加載平臺包括繩驅結構；
4.如權利要求3所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述并聯繩驅施力加載平臺包括桌體，桌體上立有多根剛性立柱，每一剛性立柱上設有一驅動裝置；所述繩驅結構包括多根可獨立控制的繩索，多根繩索的一端分別連接至受力裝置的多個不同位置處，多根繩索的另一端分別纏繞在對應的繞線滾筒上，繞線滾筒經驅動裝置驅動；
5.如權利要求4所述的一種基于并聯繩驅加載多方向力的機器人剛度辨識方法，其特征在于，所述繩索的另一端依次穿過三滑輪張力傳感器和萬向滑輪后，再...
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