[發(fā)明專利]一種提高機器人碰撞力檢測精度及保護靈敏度的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011146191.4 | 申請日： | 2020-10-23 |
| 公開（公告）號： | CN112318501B | 公開（公告）日： | 2022-02-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐純科;楊金橋;夏久零 | 申請（專利權(quán)）人： | 成都卡諾普機器人技術(shù)股份有限公司 |
| 主分類號： | B25J9/16 | 分類號： | B25J9/16 |
| 代理公司： | 四川省成都市天策商標專利事務所(有限合伙) 51213 | 代理人： | 郭會 |
| 地址： | 610000 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 提高 機器人 碰撞 檢測 精度 保護 靈敏度 方法 | ||
1.一種提高機器人碰撞力檢測精度及保護靈敏度的方法，其特征在于包括如下步驟：
步驟1：實時采集工業(yè)機器人各關(guān)節(jié)的位置q1，…，qi；
步驟2：根據(jù)各關(guān)節(jié)位置計算各關(guān)節(jié)速度
步驟3：根據(jù)各關(guān)節(jié)速度計算各關(guān)節(jié)加速度qdd1，…，qddi；
步驟4：確定各關(guān)節(jié)的濾波器截止頻率fcutoff；
確定各關(guān)節(jié)的濾波器截止頻率的方法為：
將各關(guān)節(jié)速度帶入下式得到各關(guān)節(jié)低通濾波器截止頻率fcutoff，
fcutoff＝kqd
上式中fcutoff為濾波器截止頻率，qd為關(guān)節(jié)速度，k為比例系數(shù)；
步驟5：確定最終生效的濾波器截止頻率為各關(guān)節(jié)中最高截止頻率，將各關(guān)節(jié)的濾波器截止頻率fcutoff帶入下式得到生效的濾波器截止頻率，
feffct＝max(fcutoff1，…，fcutoffi)
上式中feffct為生效的濾波器截止頻率，fcutoff1，…，fcutoffi為各軸各自的濾波器截止頻率；
步驟6：將各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度輸入步驟5中截止頻率為feffct的低通濾波器中得到濾波后的位置q’1，…，q’i、速度q’d1，…，q’di、加速度q’dd1，…，q’ddi；
步驟7：從CAD模型中得到機器人本體各個關(guān)節(jié)、連桿以及末端負載的動力學參數(shù)，所述動力學參數(shù)包括質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動慣量；
步驟8：根據(jù)末端負載工件的參數(shù)預置幾組不同的工具質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動慣量，并根據(jù)實際的末端負載工況在編程指令中切換不同的工具號；
步驟9：根據(jù)不同的防碰撞應用要求預置幾組不同的碰撞靈敏度預設(shè)值，根據(jù)不同的需求在編程指令中切換不同的碰撞靈敏度預設(shè)值組號；
步驟10：系統(tǒng)根據(jù)編程指令中設(shè)置的不同的工具號得到不同的最小慣性參數(shù)集，包括慣性參數(shù)集M(q)，離心力和科氏力參數(shù)集重力參數(shù)集G(q)；
步驟11：計算各關(guān)節(jié)理論力矩；
步驟12：實時采集各關(guān)節(jié)電機的反饋電流I1，…，Ii，帶入下式計算得到各關(guān)節(jié)的反饋力矩
τ＝GKtI
上式中τ為關(guān)節(jié)力矩，G為減速比，Kt為電機力矩常數(shù)，I為電機電流；
步驟13：將各關(guān)節(jié)反饋力矩輸入步驟5中截止頻率為feffct的低通濾波器中得到濾波后的各關(guān)節(jié)反饋力矩
步驟14：將理論力矩和反饋力矩帶入下式得到各關(guān)節(jié)的碰撞力矩絕對值τcoll1，…，τcolli，
τcoll＝|τref-τfbk|
上式中τcoll為碰撞力矩，τref為理論力矩，τfbk為反饋力矩；
步驟15：根據(jù)步驟9中預設(shè)的各關(guān)節(jié)的碰撞力靈敏度rs1，…，rsi得到各關(guān)節(jié)的碰撞力檢測門檻τcomp1，…，τcompi，
τcomp＝rsτabs
上式中τcomp碰撞力門檻，rs為碰撞靈敏度，τabs為碰撞力最大門檻絕對值；
步驟16：分別比較各軸的碰撞力絕對值τcoll1，…，τcolli和各自的碰撞力門檻τcomp1，…，τcompi的大小檢測是否發(fā)生了碰撞；
步驟17：步驟16中只要有一個軸檢測到發(fā)生了碰撞就進入碰撞后處理流程將各軸都切換到力矩模式，并給定減速機和電機能承受的最大力矩，給定的減速機和電機能承受的最大力矩小于實際的所能承受的最大力矩；
步驟18：實時檢測各軸的速度，當速度接近0時候，采用不同的處理方式：不受重力影響的軸直接打開電機剎車并接通動態(tài)剎車短接電機三相繞組，受重力影響的軸保持力矩模式以及力矩給定不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高機器人碰撞力檢測精度及保護靈敏度的方法，其特征在于，步驟11中，計算各關(guān)節(jié)理論力矩的方法為：
將濾波后的位置q’1，…，q’i，速度q’d1，…，q’di，加速度q’dd1，…，q’ddii帶入下式中得到各關(guān)節(jié)的理論力矩
上式中M(q)為慣性參數(shù)集，為離心力和科氏力參數(shù)集，G(q)為重力，為關(guān)節(jié)角加速度，為關(guān)節(jié)角速度，τ為關(guān)節(jié)力矩。
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