[發明專利]獲得機器人臂的機器人關節齒輪的齒輪剛度

在審

• 申請號: 201980058114.2
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN112654467A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 埃米爾·馬德森
• 申請（專利權）人: 優傲機器人公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 趙曉祎;戚傳江

1.一種獲得機器人臂的機器人關節的機器人關節齒輪的齒輪剛度的方法，其中所述機器人關節能夠連接到至少另一個機器人關節，所述機器人關節包括具有馬達軸的關節馬達，所述馬達軸被構造成經由所述機器人關節齒輪使輸出軸旋轉，所述方法包括以下步驟：

·使用所述關節馬達向所述馬達軸施加馬達扭矩；

·獲得所述馬達軸的角位置；

·獲得所述輸出軸的角位置；

·至少基于所述馬達軸的所述角位置、所述輸出軸的所述角位置和所述機器人臂的動態模型來確定所述齒輪剛度，其中所述機器人臂的所述動態模型限定作用在所述機器人臂上的力與所得的所述機器人臂的加速度之間的關系。

2.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述齒輪剛度的所述步驟進一步基于施加到所述馬達軸的所述馬達扭矩。

3.根據權利要求1至2中任一項所述的方法，其中使用所述關節馬達向所述馬達軸施加馬達扭矩的所述步驟導致所述機器人臂的至少一部分的移動。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中確定所述齒輪剛度的所述步驟包括以下步驟：

·基于所述馬達軸的所述角位置和所述輸出軸的所述角位置獲得所述機器人關節齒輪的偏轉；以及

·至少基于所述馬達軸的所述角位置、所述輸出軸的所述角位置和所述機器人臂的所述動態模型，獲得在所述機器人關節齒輪的所述偏轉處的所述機器人關節齒輪的柔性扭矩。

5.根據權利要求4所述的方法，其中獲得所述齒輪剛度的所述步驟包括多次重復以下所述步驟的步驟：

·使用所述關節馬達向所述馬達軸施加馬達扭矩；

·獲得所述馬達軸的所述角位置；

·獲得所述輸出軸的所述角位置；

·基于所述馬達軸的所述角位置和所述輸出軸的所述角位置獲得所述機器人關節齒輪的所述偏轉；以及

·至少基于所述馬達軸的所述角位置、所述輸出軸的所述角位置和所述機器人臂的所述動態模型，獲得在所述機器人關節齒輪的所述偏轉處的所述機器人關節齒輪的柔性扭矩；

并且對于每次重復，存儲所述機器人關節齒輪的所述偏轉和在所述機器人關節齒輪的所述偏轉處的所述機器人關節齒輪的所述柔性扭矩。

6.根據權利要求5所述的方法，其中確定所述機器人關節齒輪的所述齒輪剛度的所述步驟包括用數學函數擬合所述獲得的柔性扭矩和所述機器人關節齒輪的所述偏轉的步驟。

7.根據權利要求6所述的方法，其中所述數學函數為基于遞歸最小二乘估計獲得的多項式函數。

8.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中所述機器人關節齒輪的所述齒輪剛度作為所述柔性扭矩相對于所述機器人關節齒輪的所述偏轉的斜率獲得。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述方法包括將所述獲得的齒輪剛度與機器人齒輪剛度的先驗知識進行比較的步驟，并且基于所述獲得的齒輪剛度和所述機器人齒輪剛度的所述先驗知識來提供所述機器人關節齒輪的狀態指示。

10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其中所述機器人臂的所述動態模型包括對所述機器人關節的所述馬達軸和所述機器人關節的所述輸出軸之間的平行彈簧和阻尼器聯接進行建模的信息。

11.一種控制機器人臂的方法，所述機器人臂包括連接機器人基座和機器人工具凸緣的多個機器人關節，所述方法包括基于動態模型和所述機器人關節中的至少一個機器人關節的機器人關節齒輪的齒輪剛度來控制所述機器人關節的步驟，其中所述至少一個機器人關節能夠連接到至少另一個機器人關節，所述至少一個機器人關節包括具有馬達軸的關節馬達，所述馬達軸被構造成經由所述機器人關節齒輪來使輸出軸旋轉，其中所述機器人臂的所述動態模型限定作用在所述機器人臂上的力與所得的所述機器人臂的加速度之間的關系，其特征在于，所述方法包括獲得所述齒輪剛度的步驟，所述步驟包括根據權利要求1至11中任一項所述的方法。