[發(fā)明專利]一種無傳感器的機(jī)器人碰撞檢測保護(hù)裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210003782.5
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN103192413A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲道奎;徐方;李學(xué)威;李邦宇;鄒風(fēng)山;賈凱;劉曉帆;宋吉來
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司
• 主分類號(hào): B25J19/06
• 分類號(hào): B25J19/06;B25J19/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種防撞保護(hù)裝置及方法，尤指一種無傳感器的機(jī)器人碰撞檢測保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)

一般地，機(jī)器人被廣泛運(yùn)用于電子產(chǎn)品中，如汽車工業(yè)、塑料工業(yè)、藥品工業(yè)及食品工業(yè)等領(lǐng)域，用于完成搬取、裝配、噴涂、焊接等操作，以代替人工操作，從而提高生產(chǎn)效率。

如，一種真空機(jī)器人，用于在一特殊潔凈環(huán)境下對(duì)硅片加工，其主要功能是實(shí)現(xiàn)硅片在不同工位之間快速、高效、可靠的轉(zhuǎn)移。然而，所述真空機(jī)器人的安全問題一直是應(yīng)用中的一個(gè)非常重要的問題。當(dāng)機(jī)器人與人或其它設(shè)備協(xié)同工作時(shí)，不小心發(fā)生碰撞會(huì)對(duì)機(jī)器人本體或者周圍設(shè)備(尤其是人)造成很大的傷害，尤其在真空機(jī)器人工作中，碰撞還會(huì)造成晶圓的損壞并且造成真空室的污染。如何在機(jī)器人工作中能夠及時(shí)檢測到其他設(shè)備或者工作人員與機(jī)器人將要發(fā)生碰撞，并采取有效措施是需要解決的關(guān)鍵問題。現(xiàn)有的機(jī)器人防碰撞的方法，是采用在機(jī)器人本體上安裝距離傳感器，并同時(shí)配有距離計(jì)算模塊，通過計(jì)算模塊計(jì)算出的機(jī)器人與周圍物體的距離來避免機(jī)器人發(fā)生碰撞。然而，上述方法適用于服務(wù)機(jī)器人這樣的移動(dòng)機(jī)器人中，且需要在機(jī)器人正面安裝距離傳感器并且所述服務(wù)機(jī)器人始終朝著正面方向運(yùn)動(dòng)即可，而真空機(jī)器人的機(jī)械手無法安裝這種傳感器，而且真空機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方向有前有后，若四個(gè)方向同時(shí)用距離傳感器則成本太大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種成本小，又能及時(shí)采取保護(hù)措施的無傳感器的機(jī)器人碰撞檢測保護(hù)裝置及方法。

一種無傳感器的機(jī)器人碰撞檢測保護(hù)方法，包括有一機(jī)器人，所述機(jī)器人包括有一規(guī)劃的狀態(tài)，所述方法包括以下步驟：所述機(jī)器人內(nèi)的一參數(shù)設(shè)置模組設(shè)置機(jī)器人防護(hù)保護(hù)裝置的參數(shù)，所述參數(shù)包括有一預(yù)設(shè)閾值；所述機(jī)器人內(nèi)的一觀測模組實(shí)時(shí)監(jiān)測所述機(jī)器人工作時(shí)受到的擾動(dòng)力，計(jì)算出未知擾動(dòng)，并估計(jì)出所述機(jī)器人在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；所述機(jī)器人內(nèi)的一計(jì)算模組根據(jù)所述觀測模組計(jì)算的結(jié)果計(jì)算出機(jī)器人下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)器人規(guī)劃的狀態(tài)之間的差值；所述機(jī)器人內(nèi)的一判斷模組判斷所述機(jī)器人在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)器人規(guī)劃的狀態(tài)之間的差值是否大于所述預(yù)設(shè)閾值；所述機(jī)器人內(nèi)的一執(zhí)行模組在所述判斷模組判斷出所述機(jī)器人在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)器人規(guī)劃的狀態(tài)之間的差值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，驅(qū)使所述機(jī)器人停止工作。

在一實(shí)施方式中，所述觀測模組為一Luenberger擾動(dòng)觀測器。

在一實(shí)施方式中，所述Luenberger擾動(dòng)觀測器為一高增益K-濾波器的觀測器。

在一實(shí)施方式中，所述機(jī)器人內(nèi)的一優(yōu)化模組對(duì)所述Luenberger擾動(dòng)觀測器訓(xùn)練，使所述Luenberger擾動(dòng)觀測器計(jì)算出的各參數(shù)的權(quán)值得到優(yōu)化。

在一實(shí)施方式中，所述優(yōu)化模組為一神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，所述神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)采用三層網(wǎng)絡(luò)、誤差后向反饋的BP算法。

在一實(shí)施方式中，所述三層網(wǎng)絡(luò)包括一輸入層、一隱藏層及一輸出層。

一種無傳感器的機(jī)器人碰撞檢測保護(hù)裝置，包括有一機(jī)器人，所述機(jī)器人包括有一規(guī)劃的狀態(tài)，所述機(jī)器人包括：一參數(shù)設(shè)置模組，用于設(shè)置機(jī)器人防護(hù)保護(hù)裝置的參數(shù)，所述參數(shù)包括有一預(yù)設(shè)閾值；一觀測模組，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述機(jī)器人工作時(shí)受到的擾動(dòng)力，計(jì)算出未知擾動(dòng)，并估計(jì)出所述機(jī)器人下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；一計(jì)算模組，用于根據(jù)所述觀測模組計(jì)算的結(jié)果計(jì)算出機(jī)器人下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)器人規(guī)劃的狀態(tài)之間的差值；一判斷模組，用于判斷所述機(jī)器人在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)器人規(guī)劃的狀態(tài)之間的差值是否大于所述預(yù)設(shè)閾值；一執(zhí)行模組，用于在所述判斷模組判斷出所述機(jī)器人在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)器人規(guī)劃的狀態(tài)之間的差值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，驅(qū)使所述機(jī)器人停止工作。

在一實(shí)施方式中，所述觀測模組為一Luenberger擾動(dòng)觀測器。

在一實(shí)施方式中，所述Luenberger擾動(dòng)觀測器為一高增益K-濾波器的觀測器。

在一實(shí)施方式中，所述機(jī)器人包括有一優(yōu)化模組，所述優(yōu)化模組用于對(duì)所述Luenberger擾動(dòng)觀測器訓(xùn)練，使所述Luenberger擾動(dòng)觀測器計(jì)算出的各參數(shù)的權(quán)值得到優(yōu)化。