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    機理模型與集成學習混合驅動的機器人關節摩擦建模方法

    鄧金棟 倪鶴鵬 姬帥 梁亮 鄒風山 葉瑛歆

    鄧金棟, 倪鶴鵬, 姬帥, 梁亮, 鄒風山, 葉瑛歆. 機理模型與集成學習混合驅動的機器人關節摩擦建模方法[J]. 工程科學學報. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.07.01.001
    引用本文: 鄧金棟, 倪鶴鵬, 姬帥, 梁亮, 鄒風山, 葉瑛歆. 機理模型與集成學習混合驅動的機器人關節摩擦建模方法[J]. 工程科學學報. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.07.01.001
    Hybrid-driven friction modeling method of robot joint integrating mechanism model and ensemble learning[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.07.01.001
    Citation: Hybrid-driven friction modeling method of robot joint integrating mechanism model and ensemble learning[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.07.01.001

    機理模型與集成學習混合驅動的機器人關節摩擦建模方法

    doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.07.01.001
    詳細信息
    • 中圖分類號: TP242

    Hybrid-driven friction modeling method of robot joint integrating mechanism model and ensemble learning

    • 摘要: 機器人一體化關節廣泛應用于醫療、協作機器人等領域,其摩擦特性是影響機器人性能的關鍵因素。為此,提出了一種機理模型與集成學習混合驅動的機器人關節摩擦建模方法,以提高模型精度。首先,綜合考慮轉速、負載等關節摩擦特性的影響因素及其周期波動特性,基于先驗知識和物理分析分別建立了伺服電機與諧波減速器的參數化機理模型,描述摩擦特性的變化規律。然后,針對機理建模中因線性假設、忽略高階項等產生的非線性殘差,提出了基于eXtreme Gradient Boosting (XGBoost)的殘差補償模型建模方法,通過采用Boosting集成學習策略,提高殘差補償模型的泛化能力。同時,采用貝葉斯優化方法進行XGBoost模型的超參數尋優,以提高模型精度和訓練效率。相比于傳統的參數化機理模型,本文所提出的混合驅動模型具有更高精度。與反向傳播神經網絡(BP)、支持向量機(SVM)、長短時記憶神經網絡(LSTM)等多種典型方法的對比實驗表明,本文所提出的基于XGBoost的殘差補償模型具有更強的特征提取能力,能夠較好的預測強非線性的波動摩擦殘差,有效的提高了整體模型的精度。

       

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    • 網絡出版日期:  2023-08-16

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