Способ и система определения по меньшей мере одной характеристики сочленения

1. Способ определения по меньшей мере одной характеристики сочленения, такого как сочленение (112, 114, 116-119, 180) манипулятора (110), причем указанное сочленение (112, 114, 116-119, 180) сконфигурировано для приведения в действие по меньшей мере одним приводом, при этом привод сконфигурирован для приведения в действие указанного сочленения (112, 114, 116-119) посредством трансмиссии, а контроллер (140) сконфигурирован для управления движением указанного сочленения (112, 114, 116-119, 180), где способ включает:
- фиксирование (200) указанного сочленения (112, 114, 116-119, 180) так, чтобы движение сочленения было ограниченным;
- приведение в действие (210) указанной трансмиссии с одновременным отслеживанием по меньшей мере одной величины, представляющей крутящий момент указанного привода, и по меньшей мере одной величины, представляющей положение привода, определенное датчиком для измерения угла мотора, таким образом, чтобы привод под управлением контроллера (140) совершал возвратно-поступательные движения между первым и вторым положениями, при этом по меньшей мере одна отслеживаемая величина представляет крутящий момент указанного привода, и по меньшей мере одна указанная величина, представляющая положение привода, формирует данные петли гистерезиса;
- определение (220) по меньшей мере одного набора выходных значений указанного привода на основании полученных данных петли гистерезиса, при этом указанный набор выходных значений связывают по меньшей мере с одним положением сочленения, и
- определение (230) по меньшей мере одной характеристики сочленения (112, 114, 116-119, 180) на основании указанного набора выходных значений.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий получение данных петли гистерезиса путем:
- приведения в действие (210) указанной трансмиссии, так чтобы привод совершал возвратно-поступательные движения между первым и вторым положениями, так чтобы полностью развитая передача крутящего момента трансмиссии, в противоположных направлениях, выполнялась в обоих положениях.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна характеристика сочленения представляет собой мертвый ход, при этом указанный способ дополнительно включает:
- приведение в действие (210) указанной трансмиссии в разрешенном диапазоне крутящего момента, так чтобы полностью развитая передача крутящего момента трансмиссии являлась достаточно высокой для получения максимального гистерезиса положения; и
- определение (220) указанного мертвого хода на основании полученного гистерезиса положения.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что петлю гистерезиса аппроксимируют кривой, при этом указанный способ дополнительно включает:
- подгонку двух кривых, которые асимптотически приближаются к соответствующему хвосту аппроксимируемой кривой; и
- определение, по меньшей мере для одного значения крутящего момента, мертвого хода как разности положений между кривыми.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна характеристика сочленения (112, 114, 116-119, 180) представляет собой зазор сочленения (112, 114, 116-119, 180), и определение (230) указанного зазора сочленения (112, 114, 116-119, 180) включает:
- определение гистерезиса положения путем определения разности в положении для, по существу, одинакового входного крутящего момента трансмиссии, так что указанный входной крутящий момент трансмиссии достигает, по сути, ненулевого значения на обеих сторонах фиксированного положения, которое характеризуется, по существу, нулевым входным крутящим моментом трансмиссии.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что определение (230) зазора дополнительно включает:
- определение входного крутящего момента трансмиссии путем коррекции крутящего момента привода для эффекта трения перед определением гистерезиса положения.
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна характеристика сочленения (112, 114, 116-119, 180) представляет собой податливость сочленения (112, 114, 116-119, 180), при этом указанный способ дополнительно включает:
- определение (230) податливости путем удаления эффекта полученного зазора из данных петли гистерезиса.
8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна характеристика сочленения (112, 114, 116-119, 180) представляет собой кинетическое трение привода, и при этом определение (230) указанного кинетического трения привода включает:
- по данным петли гистерезиса, определение указанного кинетического трения привода путем идентификации гистерезиса крутящего момента по меньшей мере для одного значения положения, причем величина кинетического трения привода равна половине величины идентифицированного гистерезиса крутящего момента.
9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что петлю гистерезиса отслеживают при различных тепловых условиях, при этом тепловые условия представлены измеренной и/или моделированной температурой окружающей среды и/или любого из механических элементов сочленения, и петля гистерезиса является зависимой от температуры, так что определенные характеристики меняются с температурой:
- определение зависимости по меньшей мере одной характеристики сочленения от температуры.
10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что способ включает повторение приведения в действие по меньшей мере одного привода посредством трансмиссии для определения значений характеристики сочленения для по меньшей мере двух фиксированных сочленений (112, 114, 116-119, 180), причем фиксирующая конфигурация отдельных сочленений (112, 114, 116-119, 180) сохраняется неизменной в ходе фазы приведения в действие (210) и отслеживания.
11. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный способ включает этапы:
- фиксирования по меньшей мере первого сочленения (112, 114, 116-119, 180) в первой фиксирующей конфигурации,
- фиксирования по меньшей мере первого сочленения (112, 114, 116-119, 180) во второй фиксирующей конфигурации,
- выполнения этапов способа по любому из пп. 1-9 для каждой фиксирующей конфигурации.
12. Способ определения по меньшей мере одной характеристики сочленения (112, 114, 116-119, 180) манипулятора (110), при этом указанный способ включает позиционирование подвижной части указанного манипулятора (110) на фиксирующем элементе (160) в рабочем пространстве манипулятора (110) и контактирование одной точки на фиксирующем элементе (160) с указанной подвижной частью, и дополнительно включает выполнение этапов способа по любому из пп. 1-11.
13. Способ по п. 12, дополнительно включающий:
- получение номинальных кинематических параметров для манипулятора (110); и
- обновление указанных номинальных кинематических параметров на основании указанной по меньшей мере одной определенной характеристики указанного по меньшей мере одного сочленения (112, 114, 116-119, 180).
14. Способ по п. 12, дополнительно включающий обновление контроллера, сконфигурированного для приведения в действие трансмиссии сочленения, такого как сочленение манипулятора, согласно определенной по меньшей мере одной характеристике сочленения.
15. Система (100) для определения по меньшей мере одной характеристики сочленения (112, 114, 116-119, 180), такого как сочленение (112, 114, 116-119, 180) манипулятора (110), содержащая:
по меньшей мере один привод, сконфигурированный для приведения в действие указанного сочленения (112, 114, 116-119, 180) посредством трансмиссии, отличающаяся тем, что система (100) содержит:
- фиксирующее устройство (160), сконфигурированное для ограничения движения сочленения (112, 114, 116-119, 180);
- контроллер, сконфигурированный для управления движением указанного сочленения (112, 114, 116-119, 180) и для приведения в действие указанной трансмиссии, таким образом, чтобы привод совершал возвратно-поступательные движения между первым и вторым положениями;
- устройство для отслеживания по меньшей мере одной величины, представляющей крутящий момент указанного привода, и по меньшей мере одной величины, представляющей положение привода, определенное датчиком для измерения угла мотора, при приведении в действие указанной трансмиссии, при этом по меньшей мере одна отслеживаемая величина, представляющая крутящий момент указанного привода, и по меньшей мере одна указанная величина, представляющая положение привода, формирует данные петли гистерезиса;
- устройство для определения по меньшей мере одного выходного значения указанного привода на основании полученных данных петли гистерезиса, при этом указанное выходное значение соответствует по меньшей мере одному положению сочленения; и
- устройство для определения по меньшей мере одной характеристики сочленения (112, 114, 116-119, 180) на основании указанного по меньшей мере одного выходного значения.
16. Система (100) по п. 15, отличающаяся тем, что система (100) дополнительно содержит манипулятор (110), при этом указанное сочленение (112, 114, 116-119, 180) является частью манипулятора (110), и при этом контроллер (140) сконфигурирован для управления манипулятором (110), и при этом фиксирующее устройство (160) сконфигурировано для осуществления стыковки и фиксирования конечной части манипулятора (110), таким образом, чтобы манипулятор (110), состыкованный и зафиксированный на фиксирующем устройстве (160), принял фиксированное положение.
17. Система (100) по п. 15 или 16, отличающаяся тем, что система (100) дополнительно содержит фиксирующий элемент (160), сконфигурированный для обеспечения по меньшей мере одной точки в пространстве для фиксирования манипулятора (110) с целью определения по меньшей мере одной характеристики сочленения указанного манипулятора (110) согласно способу по любому из пп. 1-14.
18. Компьютерная программа (Р) в системе (100) по любому из пп. 15-17, отличающаяся тем, что указанная компьютерная программа (Р) содержит компьютерные команды для выполнения любых этапов способа по пп. 1-14.
19. Компьютерный программный продукт, содержащий компьютерные команды, хранящиеся на машиночитаемом носителе, отличающийся тем, что компьютерные команды сконфигурированы для выполнения этапов способа по любому из пп. 1-14.