[發明專利]桁架機器人防碰撞檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710027084.1
• 申請日: 2017-01-15
• 公開（公告）號: CN106826819B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 張金澤;孫喜慶;張永奎;徐凱
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海辛格林納新時達電機有限公司;上海新時達機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發明涉及桁架機器人領域，公開了一種桁架機器人防碰撞檢測方法及裝置。本發明中，利用桁架機器人運動學模型和動力學模型獲取關節軸的理論扭矩值，同時讀取關節軸的實際扭矩值；計算關節軸的位置跟隨誤差；根據理論扭矩值、實際扭矩值以及位置跟隨誤差建立防碰撞的判別式；根據判別式進行碰撞檢測，有效避免了機器人碰撞的誤判，提高了檢測精度。

技術領域

本發明涉及桁架機器人領域，特別涉及一種桁架機器人防碰撞檢測方法及裝置。

背景技術

在現代化生產線中，越來越講究的是柔性化生產。機械設備自動化是這個世紀制造業發展的大趨勢，機器人產業將是一個陽光產業，未來的世紀是機器人技術極度發展的世紀，人類將從單調繁雜的體力勞動中解放出來，從事更加富有創造性的工作。自動生產線和自動化程度高的加工設備已經成為今后制造工廠的一個必然趨勢。單一的和普通的專用加工機床在大批量加工時越來越多的被萬能的、標準化機床及柔性自動化生產線所替代。例如在數控車床、立式加工中心機、臥式加工中心機、數控立式車床、數控磨床、數控磨齒機等上下料時，其毛坯料可能是幾公斤甚至幾百公斤重，還有小型零件頻繁上下料，大型電機殼體、發動機殼體、減速機殼體等的搬運也很費時、費力，直接影響工作效率、機床利用率及生產安全。

桁架機器人是能夠實現自動控制的、可重復編程的、多自由度的、運動自由度建成空間直角關系的、多用途的操作機。在機器人和自動化工業生產領域中，桁架機器人實現了制造過程的完全自動化，并采用了集成加工技術，適用于機床、生產線的上下料、工件翻轉、工件轉序等。

在目前的桁架機器人的防碰撞檢測技術中，利用傳感器，通過設定一定扭矩偏差的閾值作為檢測標準，并根據內部軟件算法，獲取當前機器人的運動狀態，從而判斷機器人是否發生碰撞；或者，利用機器人動力學模型求解不同運動狀態下的力矩，通過和設定的閾值力矩比較，進而進行碰撞檢測。

但在實現本發明的過程中，發明人發現：前一種方案存在如下問題：首先是無法保證傳感器可以檢測整個機器人的工作空間，其次也增加的機器人的硬件成本。后一種方案也存在一定的弊端，一是機器人在不同的運動狀態下，關節軸的力矩不同，無法選取同一個合適的閾值作為判斷標準；二是該算法并沒有對桁架機器人的運動位置信息進行檢測。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供一種桁架機器人防碰撞檢測方法及裝置，有效避免了機器人碰撞的誤判，提高了檢測精度。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種桁架機器人防碰撞檢測方法，包括：

利用桁架機器人運動學模型和動力學模型獲取關節軸的理論扭矩值，同時讀取關節軸的實際扭矩值；

計算關節軸的位置跟隨誤差；

根據理論扭矩值、實際扭矩值以及位置跟隨誤差建立防碰撞的判別式；

根據判別式進行碰撞檢測。

本發明的實施方式還提供了一種桁架機器人防碰撞檢測裝置，包括：

扭矩獲取模塊，用于利用桁架機器人運動學模型和動力學模型獲取關節軸的理論扭矩值，同時讀取關節軸的實際扭矩值；

跟隨誤差獲取模塊，用于計算關節軸的位置跟隨誤差；

判別式建立模塊，與扭矩獲取模塊以及跟隨誤差獲取模塊連接，用于根據理論扭矩值、實際扭矩值以及位置跟隨誤差建立防碰撞的判別式；

碰撞檢測模塊，與判別式建立模塊連接，用于根據判別式進行碰撞檢測。