因此，可以確定更大量的特性。
[0032] 根據一個實施方案，該方法包括確定各自用于機械臂的多個選定軸的至少一個特 性。因此，可以確定數個特征。
[0033] 根據另外的實施方案，該方法包括重復該方法，其中，在該方法中所獲得的機械臂 的夾持運動構造不同于先前獲得的機械臂的夾持運動構造，以及基于不同的夾持運動構造 中的選定軸的確定的特性確定選定軸的至少一個特性。通過改變夾持運動構造，可以獲得 多個量以便更精確地確定該至少一個特性。
[0034] 根據另一個實施方案，確定該至少一個特性的步驟包括基于一個或多個監控的量 確定用于機械臂的機械臂剛度矩陣。機械臂的剛度矩陣由例如桿剛度矩陣的一個或數個部 件剛度矩陣組成，以便確定完整的機械臂的剛度特性。
[0035] 根據一個實施方案，該方法包括根據將桿和接頭的可能未知的位移關聯到扭矩和 力的機械臂剛度矩陣的結構來組織特性，使得串聯連桿和并聯連桿的任何組合可以被考慮 模擬，從而促進這些特性的確定。該特性可以是機械臂剛度參數。
[0036] 根據另外的實施方案，確定該至少一個特性的步驟包括基于一個或多個所監控的 量執行優化。機械臂可能設置有傳感器，該傳感器構造成當處于夾持運動構造中時，產生具 有傳感器數據的傳感器信號，并且其中，該方法還包括將來自機械臂的傳感器數據包括在 所述優化中。該傳感器可以是構造成產生具有力數據的傳感器信號的力傳感器。
[0037] 根據一個實施方案，夾持構造接頭組中的該至少一個接頭不是識別接頭組與激發 接頭組中的一部分。因此，夾持構造接頭組中的接頭將不會影響其它接頭組，也不會影響所 監控的量。根據一個實施方案，夾持構造接頭組被控制，使得夾持構造接頭組大體上不影響 對與選定的軸相關聯的至少一個特性的確定。
[0038] 根據一個實施方案，該方法包括將該至少一個特性與先前獲得的特性值或與預定 義的特性值對比，確定該至少一個特性與先前獲得的特性值或預定義的特性值之間的差 值，將該差值與差閾值比較并且基于該比較結果確定的機械臂的磨損。因此，如果所確定的 特性不同于任何先前獲得的特性值，或代表具有例如實質上沒有磨損的特性的預定義的特 性值，機械臂的磨損可以通過分析來確定。
[0039] 根據一個實施方案，機械臂是并聯運動機械臂。而機械臂可以是串聯運動機械臂。 因此，該方法可以在任何情況下使用。
[0040] 根據另外的實施方案，該方法包括借助于對機械臂的運動校正獲得具體的運動參 數，和基于選定軸的至少一個確定特性來更新機械臂的運動參數。因此，使用所獲得的至少 一個特性機械臂可以被更好地校正。待更新的運動參數可以是機械臂的標稱參數或通過傳 統的校正方法獲得的運動參數。
[0041] 本公開還涉及一種根據本文公開的方法步驟中的任一個確定的所確定的至少一 個特性的用途，用于更新機械臂的標稱運動參數。而且，本方法涉及一種根據本文公開的方 法步驟中的任一個確定的所確定的至少一個特性的用途，用于更新機械臂的機器人程序或 運動控制參數。因此，可以改進機械臂的控制精度。
[0042] 根據第二方面，使用用于確定與機械臂的選定軸相關聯的至少一個特性的系統至 少部分地實現了該目的。該系統包括具有至少一個軸的機械臂，該軸包括接頭和連接至該 接頭的連桿。該系統還包括構造成致動接頭的至少一個致動器和構造成控制該機械臂的控 制器，其中，該控制器包括控制單元和包括指令的計算機可讀存儲單元，該指令構造成使控 制單元：
[0043] -通過控制機械臂將機械臂的可移動部分夾持至空間中的位置，使得機械臂實現 夾持運動構造；
[0044] -選擇包括機械臂的至少一個接頭的識別接頭組，其中，該識別接頭組的至少一個 接頭構造成控制且監控所述選定軸，該選定軸的相關聯的至少一個特性待被確定；
[0045] -選擇包括機械臂的至少一個接頭的激發接頭組，該激發接頭組對于機械臂的夾 持運動構造而言構造成激發連接至識別接頭組的至少一個接頭的至少一個桿；
[0046] -選擇機械臂的夾持構造接頭組；
[0047]-致動所述激發接頭組，使得所述選定的軸被激發，同時控制夾持構造接頭組，使 得夾持運動構造被保持；
[0048] -對于識別接頭組和/或激發接頭組中的至少一個接頭，監控涉及致動器扭矩和/ 或接頭位置的一個或多個量；
[0049] -基于一個或多個所監控的量確定選定軸的至少一個特性；
[0050] -產生指示該至少一個特性的特性信號。
[0051] 根據第三方面，該公開涉及與系統相關聯的計算機程序(P)，其中，該計算機程序 (P)包括構造成促使控制單元執行根據本文公開的步驟中的任一項的方法的指令。
[0052] 根據第四方面，本公開涉及計算機程序產品，其包括存儲在計算機可讀存儲媒介 上以執行根據本文公開的步驟中的任一個的方法的計算機指令。本公開還涉及計算機程序 產品，其包括當執行根據本文公開的步驟中的任一個的方法時獲得的至少一個特性，其中， 該至少一個特性存儲在計算機可讀存儲媒介上。
[0053] 附圖簡述
[0054]下面參考附圖將詳細地描述本發明，在附圖中：
[0055] 圖1示出了根據本發明的一個實施方案的用于確定機械臂的桿與接頭特性的系 統。
[0056] 圖2示出了具有桿與接頭柔度的機械臂的現有技術模型。
[0057]圖3a示出了基本柔性的接頭的現有技術模型。
[0058]圖3b示出了具有在除該接頭的DOF外的方向上的柔度的接頭的現有技術模型。 [0059]圖4以簡化方式示出了具有柔性接頭和桿的機械臂。
[0060]圖5示出了理想柔度的梁。
[0061]圖6a示出了具有柔性桿的機械臂的一部分，且該機械臂的鄰近的接頭具有所表示 的柔度。
[0062]圖6b示出了具有所表示的接頭柔度的圖6a的二維透視圖。
[0063]圖6c示出了柔性桿上的重力的方向。
[0064]圖6d示出了圖6c的重力如何可以由兩部分表示，使得下面的方程被簡化。
[0065]圖6e示出了接頭柔度的具體示例。
[0066] 圖7示出了圖1中的機械臂的運動圖。
[0067] 圖8示出了對應于圖1中的機械臂的某個運動構造的因柔度引起的偏差的表示一 個示例。
[0068] 圖9示出了根據本發明的方法的一個實施方案的流程圖。
[0069]圖10示出了桿與接頭變形的示例。
[0070] 圖Ila示出了用于圖10中示出的示例的整體剛度矩陣的集合的示例。
[0071] 圖Ilb示出了用于圖10中示出的示例的整體全局總雅克比矩陣的集合的示例。 [0072]圖12a_12d示出了根據本方法的處于不同的夾持運動構造中的具有兩個接頭和三 個桿的機械臂，和當機械臂被致動時所產生的柔度。
[0073]圖13a_13b示出了另一個機器人的軸2與軸3的數個負載循環。
[0074] 詳細描述
[0075]特征的界定
[0076] 機器人:構造成控制機械臂的一個或數個軸的運動的機械臂與控制器的組合
[0077] 機械臂:包括形成一個或數個運動鏈的一個或數個軸的機械臂。
[0078] 軸(復數:軸）：包括用于致動和任何傳動系的接頭和連桿。
[0079]連桿:通過接頭相互連接的一個或數個桿。
[0080]剛度:是物體的剛性，界定為二用于具有一個DOF的彈性物體，其中，F是施加 δ 至物體的力，且S是沿相同的DOF的該力所產生的位移，或fc = $，界定旋轉剛度，其中，M是 Θ 施加的力矩或扭矩，且θ是所施加的力矩產生的旋轉位移，或描述扭矩如何產生平 ? 移，或fc = 描述力如何產生位移。
[0081] 柔度:剛度的倒數。
[0082] 柔性桿:非剛性桿。柔性桿具有分布在其連接的兩個接頭之間的其質量，且由于所 分布的質量的物理性質，柔性桿因此形式上具有無限的DOF和無限級數的共振模式。對于本 發明，只有最低的共振頻率是相關的，作為具有一定的質量的桿的柔度的指示。該頻率可以 在自由運動中測量，且該頻率還可以用作性能極限，但該頻率不是該方法的核心部分。相應 地，桿的慣性可以接近重心處的集中質量。而且，在夾持構造中所確定的彈性動力學模型是 相應的準靜態模型，該準靜態模型對于補償由過程力產生的誤差是足夠的。用這種簡化，柔 性桿被認為具有六個另外的D0F，該六個另外的DOF規定了相對于該桿的始端(前述接頭的 位姿)的該桿的末端(運動鏈中的下一個接頭的位姿）。
[0083] 部件剛度矩陣：用于模擬部件變形，例如由于接頭力和/或扭矩產生的桿變形的矩 陣。假定相比于桿尺寸與運動，桿變形較小，剛度矩陣被用作線性映射。桿變形可以在桿的 局部坐標系中被界定并且之后轉換至全局坐標系。
[0084] 機械臂剛度矩陣：鑒于部件剛度矩陣可能是恒定的，機械臂的剛度隨著由接頭坐 標(具有機械臂-DOF元件)界定的構造變化。由于即使較大的傳動系統影響對平移具有相當 小的影響，這里，馬達與桿平移之間的差異在實際中可以忽略。即，除了單一位姿，馬達角度 足夠好地表示了接頭角度。對于每個單個構造，桿剛度矩陣可以放在一起，從而形成更大的 機械臂剛度矩陣(MSM) ISM還指整體剛度矩陣。
[0085]正交接頭柔度:桿在任何方向上的柔度，其正交于由表示接頭運動的接頭的自由 坐標所描述的運動。
[0086]非正交接頭柔度:沿運動坐標或圍繞運動坐標的桿的柔度。非線性柔度包括在接 頭的傳動系統的特性中（非線性柔度可以被首先確定，且因此可能補償夾持位姿構造，或通 過選定合適的夾持位姿構造來可選擇地避免），且因此為了理解本發明，可以假定非正交接 頭柔度是線性的。
[0087]桿重力:對于SKM，桿質量導致重力，該重力需要通過鄰近軸的接頭扭矩來平衡。對 于PKM，相應地多組平行桿需要平衡重力。在兩種情況下，潛在地對于任何取決于運動構造 的接頭，作用在端部凸緣上的（過程力或重力）力（例如，所安裝的端接器的重力，或由于所 夾持的位置產生的作用力）可以添加至作用在每個軸上的力。夾持實驗的特征是重力從端 部凸緣側可以被平衡，因此盡管大的重力，使小的/零接頭扭矩（例如，用于確定間隙 (backlash))能夠成為可能。盡管出于清楚和常見工業用途，描述集中在SKM的情況上，但上 述情況中的任一個由下面所涵蓋。
[0088]接頭重力影響:通常，對于實際上目前市場上所有的機器人，重力最大的影響是對 運動鏈中的在前的接頭的相應的剛體的影響。該重力影響在自由空間運動中，使用用于確 定抵消重力所需的致動扭矩的足夠多的運動構造，最實際地在自由空間摩擦測量時被最佳 地測量(但考慮慢的雙向運動期間的平均扭矩，而不是反映摩擦的滯后作用）。齒輪比是已 知的（從數據表或從對技術人員是微不足道的測量），且因此，接頭扭矩與桿扭矩之間的線 性轉換是已知的，且因此(剛性)桿重力可以等同地被認為在每個接頭的馬達側處。非對稱 摩擦力可能對重力識別的精度有害，所以在這種情況下，可以使用數種不同的有效載荷(改 變重力而不是摩擦力）。
[0089] 桿重力影響：除了接頭重力的影響，柔性桿的重力影響桿自身的形狀(見描述2D情 況的圖8)，這意味著重力增加桿的彎曲。
[0090] 夾持運動構造:其中機械臂(或機械臂的任何可移動部分）以明確界定的位姿被夾 持的機械臂的構造。
[0091] 識別接頭組:在某個夾持構造中的包括至少一個接頭的接頭組構造成控制和監控 涉及具有待確定的特性的相應組的桿的軸或多個軸。借助于一些控制器實現該所構造的控 制和監控，其因此控制驅動具有待確定的特性的桿的該組接頭。
[0092] 激發接頭組:一組接頭，最少且通常是一個(例如，考慮到最好的情況用于施加力 以使識別成為可能的該一個接頭），該一組接頭對于當前夾持運動構造激發由屬于該識別 接頭組的一個或數個接頭驅動的該一個或數個桿。"激發"這里指影響由屬于該識別接頭組 的接頭驅動或致動的該一個或數個桿。
[0093] 夾持構造接頭組：既不屬于激發接頭組也不屬于識別接頭組的接頭。這些接頭被 控制使得運動構造被達到，使得這些接頭大體上不影響軸特性的識別，并且使得夾持位姿 被保持。
[0094] 特性:特性是接頭或桿的線性柔度、接頭的正交柔度、桿的非線性柔度，或接頭的 正交間隙中的任一個。特性可以被確定為用于桿和接頭的剛度值。
[0095] 系統
[0096] 在圖1中，示出了根據一個實施方案的系統1，且現在將參考該圖進行說明。系統1 包括機械臂2,這里示出有六個接頭3、5、7、8、11、12和六個桿4、6、9、10、13、14。每個接頭3、 5、7、8、11、12構造成由例如馬達(未示出）的致動器直接地或間接地經由變速器(