[發明專利]一種力位混合示教機器人系統及示教方法

有效

• 申請號: 202110018489.5
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112847366B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 吳靜
• 申請（專利權）人: 溱者（上海）智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 陸黎明

1.一種示教機器人系統，其特征在于，包括：

機器人本體，所述機器人本體帶有末端法蘭；

末端傳感器，所述末端傳感器連接在所述機器人本體的末端，用于測量力或力矩；

示教抓握部件，所述示教抓握部件位于所述末端法蘭和所述末端傳感器之間；

控制系統，所述控制系統被配置為：當所述機器人本體被拖動進行力位混合示教時，所述控制系統采集所述機器人本體的位置信息與時間信息，以及，所述末端傳感器獲取的力/力矩信息，并建立所述位置信息、所述時間信息與所述力/力矩信息的對應關系；

所述機器人本體包括多個機器人關節，每個所述機器人關節都安裝關節電機與關節傳感器，每個所述關節傳感器測量對應關節的力矩；

根據所述關節傳感器輸出的信號，由力變換模塊進行解算，解算過程如下：

所述機器人本體的末端受到外力f和力矩m，組合而成的六維矢量：

各個關節驅動力矩組成的n維矢量：

τ＝[τ₁?τ₂...τ_n]

兩者存在關系：

τ＝J^TF

其中J是所述機器人本體的機械臂的雅可比矩陣；

當所述雅可比矩陣的逆存在時，由：

F＝(J^T)^-1τ

獲得笛卡爾空間內6個方向的力；

關節位置傳感器采集每個機器人關節的實時轉動角度，經過關節伺服驅動器，通過總線的方式把實時數據傳送到所述控制系統；

位置變換模塊把關節轉動角度轉化為笛卡爾空間的位姿，變換后的笛卡爾空間位姿經過軌跡生成模塊對末端操作工具拖動的軌跡進行采集并處理，處理方法如下：

給定軌跡按照某個采樣頻率采集到n+1個控制點d_i(i＝0，1，…，n)，

B樣條曲線方程為：

參數u的區間滿足u₀≤u₁≤…≤u_n+k+1，N_i，k(u)為k次分段多項式基函數；

由于B樣條的局部性質，可作參數變換：

u＝u(t)＝(1-t)u_i+tu_i+1，0≤t≤1，i＝k，k+1，...，n則曲線方程可化為參數矩陣形式：

p(u)＝p(u(t))＝[1?t?…?t^k]M_k[d_i-k?d_i-k+1?…?d_i]^T，0≤t≤1，i＝k，k+1，...，n

其中3次系數矩陣為：

2.根據權利要求1所述的一種示教機器人系統，其特征在于，所述關節電機與所述關節傳感器被配置為：根據所述關節傳感器測得的力矩，控制對應所述關節電機產生抵抗力矩以抵消機器人的重力矩。

3.根據權利要求1所述的一種示教機器人系統，其特征在于，每個所述機器人關節都安裝關節電機、減速器、編碼器，所述減速器的輸入端連接在所述關節電機的輸出端，所述關節電機與所述減速器被配置為：采集計算所述關節電機輸出端的編碼器讀數與所述減速器輸出端的編碼器讀數之差值，再依據所述減速器的剛度，計算出所述關節的力矩。

4.根據權利要求1所述的一種示教機器人系統，其特征在于，每個所述機器人關節都安裝關節電機與諧波減速器，所述諧波減速器的柔輪貼裝有應變片用于測量所述關節的力矩。