Joint torque prediction of industrial robots based on PSO-LSTM deep learning

粒子群优化 扭矩 计算机科学 人工智能 机器人 接头(建筑物) 深度学习 弹道 均方误差 控制理论(社会学) 机器学习 工程类 数学 控制(管理) 统计 建筑工程 物理 天文 热力学
作者
Wei Xiao,Zhongtao Fu,Shixian Wang,Xubing Chen
出处
期刊:Industrial Robot-an International Journal [Emerald Publishing Limited]
卷期号:51 (3): 501-510 被引量:8
标识
DOI:10.1108/ir-08-2023-0191
摘要

Purpose Because of the key role of joint torque in industrial robots (IRs) motion performance control and energy consumption calculation and efficiency optimization, the purpose of this paper is to propose a deep learning torque prediction method based on long short-term memory (LSTM) recurrent neural networks optimized by particle swarm optimization (PSO), which can accurately predict the the joint torque. Design/methodology/approach The proposed model optimized the LSTM with PSO algorithm to accurately predict the IRs joint torque. The authors design an excitation trajectory for ABB 1600–10/145 experimental robot and collect its relative dynamic data. The LSTM model was trained with the experimental data, and PSO was used to find optimal number of LSTM nodes and learning rate, then a torque prediction model is established based on PSO-LSTM deep learning method. The novel model is used to predict the robot’s six joint torque and the root mean error squares of the predicted data together with least squares (LS) method were comparably studied. Findings The predicted joint torque value by PSO-LSTM deep learning approach is highly overlapped with those from real experiment robot, and the error is quite small. The average square error between the predicted joint torque data and experiment data is 2.31 N.m smaller than that with the LS method. The accuracy of the novel PSO-LSTM learning method for joint torque prediction of IR is proved. Originality/value PSO and LSTM model are deeply integrated for the first time to predict the joint torque of IR and the prediction accuracy is verified.
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