[發(fā)明專利]基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急停控制方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010589181.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111897323A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎需林;劉培超;劉主福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市越疆科技有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;G01B7/14
• 代理公司: 深圳市華勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44426
• 代理人: 隆毅

本發(fā)明公開(kāi)一種基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急?？刂品椒?，該機(jī)器人急?？刂品椒òǎ航邮战咏X(jué)電子皮膚發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)器人與接地導(dǎo)電體之間的距離；在機(jī)器人與接地導(dǎo)電體之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，生成相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)；根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)輸出控制信號(hào)，以控制機(jī)器人進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所提出的基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急?？刂品椒ǎ筛鶕?jù)接近覺(jué)電子皮膚預(yù)測(cè)機(jī)器人與接地導(dǎo)電體發(fā)生碰撞時(shí)的速度，再結(jié)合機(jī)器人和接地導(dǎo)電體的質(zhì)量信息，可以得到發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生的碰撞力，最后根據(jù)碰撞力和設(shè)定的阻抗控制模型，實(shí)現(xiàn)碰撞緩沖和停止。此外，本發(fā)明還提出一種基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急?？刂蒲b置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急停控制方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

機(jī)器人是整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物，它既可接受人類指揮，也可運(yùn)行預(yù)先編排的計(jì)算機(jī)程序，還可根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)，以協(xié)助或取代人類的工作。

在實(shí)際使用時(shí)，可能需要人與機(jī)器人協(xié)同工作，以完成某項(xiàng)任務(wù)。而在人與機(jī)器人協(xié)同工作時(shí)，需保證機(jī)器人具備足夠的安全性，以避免機(jī)器人與人體發(fā)生碰撞，從而對(duì)人體的生命安全造成威脅。

為此，現(xiàn)有的機(jī)器人采用基于電流環(huán)的接觸式碰撞檢測(cè)，以觸發(fā)機(jī)器人停止。但是，傳統(tǒng)的碰撞檢測(cè)方式依靠人與機(jī)器人接觸后所引起的電流變化而觸發(fā)機(jī)器人停止，而當(dāng)機(jī)器人觸發(fā)停止時(shí)，人與機(jī)器人已經(jīng)發(fā)生碰撞，在某些場(chǎng)景下，這種碰撞已經(jīng)對(duì)人體造成傷害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急停控制方法，以解決現(xiàn)有的機(jī)器人所存在的安全性問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于接近覺(jué)感知的機(jī)器人急?？刂品椒?，包括：

接收接近覺(jué)電子皮膚發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)器人與接地導(dǎo)電體之間的距離；在機(jī)器人與接地導(dǎo)電體之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，生成相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)；根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)輸出控制信號(hào)，以控制機(jī)器人進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述根據(jù)觸發(fā)信號(hào)輸出控制信號(hào)，以控制機(jī)器人進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)的步驟包括：在機(jī)器人減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)機(jī)器人的初始運(yùn)動(dòng)速度及機(jī)器人與接地導(dǎo)電體之間的距離進(jìn)行運(yùn)算，以獲取機(jī)器人與所述接地導(dǎo)電體發(fā)生碰撞時(shí)的預(yù)估碰撞速度；獲取機(jī)器人質(zhì)量信息及接地導(dǎo)電體質(zhì)量信息，對(duì)所述預(yù)估碰撞速度、機(jī)器人質(zhì)量信息及接地導(dǎo)電體的質(zhì)量信息進(jìn)行運(yùn)算，以獲取機(jī)器人與接地導(dǎo)電體發(fā)生碰撞時(shí)的暫態(tài)碰撞力；獲取接地導(dǎo)電體與機(jī)器人發(fā)生暫態(tài)接觸時(shí)的暫態(tài)允許力，根據(jù)所述暫態(tài)碰撞力與接地導(dǎo)電體的暫態(tài)允許力控制機(jī)器人降速或急停。

優(yōu)選地，所述對(duì)所述預(yù)估碰撞速度和預(yù)置的機(jī)器人質(zhì)量信息及接地導(dǎo)電體的質(zhì)量信息進(jìn)行運(yùn)算，以獲取機(jī)器人與接地導(dǎo)電體發(fā)生碰撞時(shí)的暫態(tài)碰撞力包括：對(duì)所述機(jī)器人質(zhì)量信息和接地導(dǎo)電體的質(zhì)量信息進(jìn)行運(yùn)算，以獲取機(jī)器人與所述接地導(dǎo)電體的折合質(zhì)量；對(duì)所述折合質(zhì)量及所述預(yù)估碰撞速度進(jìn)行運(yùn)算，以獲取發(fā)生碰撞時(shí)的暫態(tài)碰撞力。

優(yōu)選地，按以下公式計(jì)算所述折合質(zhì)量：

其中：μ為折合質(zhì)量；m_H為接地導(dǎo)電體的有效質(zhì)量；m_R為機(jī)器人的有效質(zhì)量；按以下公式計(jì)算所述暫態(tài)碰撞力：其中，F(xiàn)為暫態(tài)碰撞力，k為接地導(dǎo)電體的有效彈性系數(shù)，E為機(jī)器人與接地導(dǎo)電體碰撞時(shí)所傳遞的能量，其計(jì)算公式為：其中，v_ref為機(jī)器人的初始運(yùn)動(dòng)速度。

優(yōu)選地，所述根據(jù)暫態(tài)碰撞力與接地導(dǎo)電體的暫態(tài)允許力控制機(jī)器人降速或急停的步驟包括：按以下公式建立接地導(dǎo)電體的阻抗模型，根據(jù)所述阻抗模型控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)：F＝K*X+B*X’+M*X”；其中，F(xiàn)為暫態(tài)碰撞力；X，X’，X”分別為阻抗模型規(guī)劃的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)速度、減速度；K，B，M分別為接地導(dǎo)電體的剛度、阻尼、質(zhì)量矩陣；所述減速度值按以下公式計(jì)算獲得：X”＝(F-K*X+B*X’)/M。