19、协作机器人摩擦模型与动态控制应用研究

协作机器人摩擦模型与动态控制应用研究

1 摩擦模型研究

1.1 速度 - 温度摩擦模型

对于关节 4 的速度 - 温度摩擦模型，其参数如下表所示：
| 参数 | 值 |
| ---- | ---- |
| (c_f) | 58.47 |
| (v_{0f}) | 322.6 |
| (v_{Tf}) | -1.374 |
| (v_{0q}) | 12.32 |
| (v_{Tq}) | 3.125 |

1.2 摩擦模型的负载依赖性

进一步实验表明，摩擦扭矩还受外部负载扭矩的影响，可通过基本库仑摩擦模型解释。实验中，关节带着已知额外负载旋转，温度设定为 25°C，因为实际实验显示温度和负载对摩擦模型的影响相互独立。

收集的数据显示，负载相关的摩擦随负载扭矩的增加而增加，且有轻微的斯特里贝克效应。通过改进经典斯特里贝克摩擦模型得到速度 - 负载模型：
[
\tau_f(\tau_q, v_q) = [f_{c\tau} + (f_{s\tau}-f_{c\tau})e^{-\left(\frac{\tau_q}{\tau_{0\theta}}\right)}]\text{sgn}(v_q)+(1 - e^{-\left(\frac{\tau_q}{\tau_{0\theta}}\right)})f_{s\tau}\text{sgn}(\tau_q)
]
其中，(f_{c\tau})、(f_{s\tau})、(\tau_{0\theta})为模型参数。该模型的识别参数如下表：
| 参数 | 值 |
| ---