Dynamic parameter identification based on improved particle swarm optimization and comprehensive excitation trajectory for 6R robotic arm

粒子群优化 控制理论(社会学) 初始化 计算机科学 鉴定(生物学) 弹道 系统标识 估计理论 数学优化 算法 数学 人工智能 数据建模 控制(管理) 天文 程序设计语言 物理 生物 数据库 植物
作者
Feifei Zhong,Shuai Liu,Zhenyu Lu,Lingyan Hu,Yangyang Han,Yusong Xiao,Xinrui Zhang
出处
期刊:Industrial Robot-an International Journal [Emerald Publishing Limited]
卷期号:51 (1): 148-166 被引量:13
标识
DOI:10.1108/ir-07-2023-0157
摘要

Purpose Robotic arms’ interactions with the external environment are growing more intricate, demanding higher control precision. This study aims to enhance control precision by establishing a dynamic model through the identification of the dynamic parameters of a self-designed robotic arm. Design/methodology/approach This study proposes an improved particle swarm optimization (IPSO) method for parameter identification, which comprehensively improves particle initialization diversity, dynamic adjustment of inertia weight, dynamic adjustment of local and global learning factors and global search capabilities. To reduce the number of particles and improve identification accuracy, a step-by-step dynamic parameter identification method was also proposed. Simultaneously, to fully unleash the dynamic characteristics of a robotic arm, and satisfy boundary conditions, a combination of high-order differentiable natural exponential functions and traditional Fourier series is used to develop an excitation trajectory. Finally, an arbitrary verification trajectory was planned using the IPSO to verify the accuracy of the dynamical parameter identification. Findings Experiments conducted on a self-designed robotic arm validate the proposed parameter identification method. By comparing it with IPSO1, IPSO2, IPSOd and least-square algorithms using the criteria of torque error and root mean square for each joint, the superiority of the IPSO algorithm in parameter identification becomes evident. In this case, the dynamic parameter results of each link are significantly improved. Originality/value A new parameter identification model was proposed and validated. Based on the experimental results, the stability of the identification results was improved, providing more accurate parameter identification for further applications.
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