、 编码器等。
[0041] -个机器人的核屯、控制系统通常由机器人控制器110与关节控制器106构成，此二 者之间可W通过局部总线抑或现场总线通信的方式进行通信。一般地，关节控制器106应至 少具备位置控制模式，而无需必须具备转矩控制模式。通常，关节控制器106提供了位置指 令、速度指令及转矩指令接口，机器人控制器110经过内部的算法的运算，例如轨迹规划、运 动学模型和/或动力学模型在内的算法等，发送经运算后的位置指令、速度指令、转矩指令 给关节控制器106进而完成对机器人本体100的控制，具体的：如果关节控制器106处于转矩 控制模式，则机器人控制器110直接发送运算后的转矩指令给关节控制器106，如果关节控 制器106处于非转矩控制模式，例如位置控制模式/速度控制模式，则机器人控制器110发送 运算后的位置指令/速度指令给关节控制器106。本发明的方法即是实现在非转矩控制模式 下，使得机器人控制器110利用现有接口位置指令/速度指令接口控制关节控制器106产生 所需要的力矩。
[0042] 本发明的方法具体包括：
[0043] S1、建立包含机器人关节控制器的各种控制模型的模型数据库；
[0044] 模型数据库中包含但不限于诸如可等效为？、？1、？0、？10结构的控制器的模型，带 位置或/和速度或/和加速度前馈可等效为？、？1、？0古10的控制器的模型，带各类滤波抑或 陷波器的控制器的模型，模型跟踪控制器及改进的模型跟踪控制器(MFC)的模型，W及在上 述控制器基础之上相互组合的具有其它结构形式的控制器的模型等。
[0045] S2、收集并处理关节控制器的反馈数据，与模型数据库中的控制模型逐个匹配，识 别出关节控制器的控制模型W及控制模型中的未知参数的数值；
[0046] 通常关节控制器是基于PID控制算法实现，但其内部结构形式千差万别，如有的关 节控制器既具备位置环又具备速度环，而有的关节控制器则仅具备位置环，有的关节控制 器具备位置速度乃至加速度前馈，而有的关节控制器则不具备抑或仅具备其中的一种或两 种。即使具备相同的位置环，其内部实现往往也不同，本步骤即是为了准确获得关节控制器 控制模型及模型参数。
[0047] S3、根据机器人的动力学模型计算机器人的关节转矩;例如，根据机器人的关节位 置、速度及加速度信息计算机器人的关节转矩。
[0048] 此处不仅包括计算对应于完整动力学模型的关节转矩，还可包括分别计算对应于 惯性力、离屯、力、科里奥利力、重力及摩擦力的关节转矩；
[0049] S4、根据步骤S2中识别的控制模型W及步骤S3中计算的关节转矩，计算机器人控 制器下达给关节控制器的非转矩指令，关节控制器接收到该非转矩指令后产生一个与所述 关节力矩等效的等效力矩。
[0050] 非转矩指令为位置或速度指令，需要说明的是运里的位置指令或速度指令的具体 的施加方式包括但不仅限于通过位置环或速度环指令的方式实现也可W通过位置前馈或 速度前馈的方式实现。
[0051 ] 具体的，其中步骤S2包括：
[0052] S21、生成发送给关节控制器的测试指令，所述测试指令包括位置指令和/或速度 指令；
[0053] 此步骤是用于位置规划或/和速度规划，包含但不仅限于梯形轮廓规划、S型曲线 规划、正余弦规划等，关节控制器按照测试指令可使关节W期望的轨迹运动。
[0054] S22、收集并处理关节控制器基于所述测试指令所产生的反馈数据；
[0055] 处理包括但不仅限于加减乘除、均值滤波、无相位延迟滤波、低通滤波、高通滤波、 非线性变换、傅里叶变换等功能；
[0056] S23、基于所述反馈数据，与模型数据库中的控制模型逐个进行拟合求解得到各个 控制模型的未知参数，将拟合效果最好的控制模型确定为关节控制器的控制模型。
[0057] 拟合求解的方法包括但不仅限于最小二乘法拟合及各类改进最小二乘法拟合、多 项式拟合、卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波、基因算法等。
[0化引优选的，所述步骤S2与S3之间还包括：
[0059] S2-3、基于步骤S2中识别出的控制模型W及参数，修改控制模型中的部分参数的 参数值，W使步骤S4中基于修改后的控制模型计算所述非转矩指令W及生成所述等效力 矩。
[0060] 因为步骤S2中识别出来的参数中，有些参数会使得步骤S4中的指令计算W及力矩 生成变得复杂，所W可W将一些明显使计算复杂的参数的值设定为一个简化值，也就是说 对关节控制器的控制模型进行动态或者静态的修改，只要使最后生成的力矩与步骤S3中的 关节转矩等效即可。
[0061 ]下面W-个具体的实施例说明本发明。
[0062] 假若图1中的系统所采用的关节控制器106的控制模型如图2所示，通过图2可W看 出，该关节控制器106具备典型的位置环-速度环-电流环Ξ环控制结构，位置环采用P控制 器，速度环采用PI控制器，电流环采用PI控制器，考虑到电流环一般具有很高的带宽，故此 处将其等效为一个比例环节。同时该关节控制器106具有位置指令接口，支持位置前馈、速 度前馈与加速度前馈，提供位置、速度、电流反馈信息。
[0063] 步骤S1建立模型数据库此处不再寶述，本实施中，关闭了各类前馈接口，故步骤S2 中需要辨识的控制模型未知参数有:位置环等效比例增益Κρ，速度环等效比例增益KvW及等 效的积分时间常数
[0064] 步骤S21中，利用一个5段S型轨迹生成器生成一组往复运动的位置指令;步骤S22 中收集关节控制器106的位置反馈、速度反馈W及电流反馈，利用一个均值滤波和无相位偏 差滤波器，对位置反馈、速度反馈W及电流反馈做均值滤波处理，考虑到一般的滤波器具有 相位延时的弊端，因此还可W引入无相位延时滤波器进行滤波处理，W提高辨识精度;步骤 S23中利用最小二乘法拟合求解程序，将拟合效果最好的控制模型确定为关节控制器的控 制模型。运样通过步骤S2,实现对位置环等效比例增益Κρ，速度环等效比例增益KvW及等效 的积分时间常数^的辨识，获得准确的关节控制器106的控制模型。
[0065] W位置指令的方式完成直接示教系统的开发为例。为简化步骤S4中的计算，步骤 S2-3中，机器人控制器110通过化herCAT线缆105将各关节控制器106的等效的积分时间常 数^设置为零，即取消积分的作用。当然具体简化哪些参数可W根据本领域的经验选择，例 如积分时间常数^在后面计算位置指令或速度指令时明显会增加计算量，再例如如果控制 模型中有跟踪参数，则也会增加计算量，则可W将运些参数设置为零，后面计算指令时是基 于修改的控制模型进行，所W此修改并不会影响机器人的输出的力矩，只是为了使得简化 指令的计算和等效力矩的生成，而临时对关节控制器的控制模型进行修改。
[0066] 步骤S3的过程为现有技术，此处可通过一段可运行的代码，计算机器人当前所受 的重力及摩擦力τ，具体计算方法并不做限制。
[0067] 步骤S4中，通过一段可运行的代码实现根据控制模型生成位置指令，该位置指令 施加于关节控制器106之上后，关节控制器106恰好能够生成与步骤S3中的τ相等的等效力 矩，具体原理如下：
[006引
[0069] 其中，qp，g\ g*分别为位置指令、位置反馈、速度反馈，Κρ、Κν是通过步骤S2的控 勺Ρ. 王V 制模型的识别获知的，^属于可W收集的反馈数据，利用上式，即可求出位置指令qp。 运样，不用改变关机控制器106的工作模式，直接发送位置指令qp就可W使得机器人产生所 需要的关节转矩。
[0070] 另外，如果W速度指令的方式完成直接示教系统的开发，则在步骤S4中计算速度 指令时，公式将更加简单，如下，
[0071 ] A't (