[發(fā)明專利]一種機器人碰撞響應方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110700560.8
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113459095B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張岳翔;黃石峰;高萌;陳思敏;周星
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山智能裝備技術(shù)研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林華龍

本發(fā)明公開了一種機器人碰撞響應方法，首先，構(gòu)建觀測器，根據(jù)機器人的外力矩輸出監(jiān)測值r。然后，在碰撞發(fā)生時，將外力矩監(jiān)測值r根據(jù)其方向和大小信息映射為關(guān)節(jié)角速度增量。最后，利用碰撞前一點位的角速度，計算得到碰撞后的撤離點位。本發(fā)明的機器人碰撞響應方法，基于位置模式，碰撞響應時無需切換控制模式，不存在模式切換的時間延遲；且撤離距離可控，并且若在碰撞發(fā)生時記憶碰撞點，可控制機器人在障礙物消失時，安全返回碰撞點，繼續(xù)后續(xù)任務執(zhí)行。本發(fā)明可應用于機器人碰撞響應技術(shù)領(lǐng)域中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碰撞檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機器人碰撞響應方法。

背景技術(shù)

機器人協(xié)作在各個生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應用。機器人存在因誤操作和機器故障而與人或環(huán)境發(fā)生碰撞的可能性，為確保人機安全，碰撞檢測和碰撞響應成為協(xié)作機器人不可或缺的功能模塊。

檢測到碰撞后，最為簡單直觀的響應策略是停止機器人，但該方法無法解決擠壓式碰撞的安全問題。現(xiàn)有技術(shù)中的其他碰撞響應策略，如零力響應、反射控制、彈性振蕩響應等，都要求將機器人的控制模式切換至力矩模式才能進行碰撞響應，由于機器人在位置模式下沿既定軌跡運行，模式切換存在一定延時。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種機器人碰撞響應方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：

一種機器人碰撞響應方法，包括以下步驟：

步驟S1：構(gòu)建觀測器，根據(jù)機器人的外力矩輸出監(jiān)測值r；

步驟S2：碰撞發(fā)生時，將外力矩的監(jiān)測值r根據(jù)其方向和大小信息映射為關(guān)節(jié)角速度增量；

步驟S3：利用碰撞前一點位的角速度，計算得到碰撞后的撤離點位。

本發(fā)明所提供的機器人碰撞響應方法，至少具有如下的有益效果：根據(jù)外力矩監(jiān)測值的方向和大小來進行碰撞響應，碰撞響應策略基于位置模式，碰撞響應時無需切換控制模式，不存在模式切換的時間延遲。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟S2具體地：關(guān)節(jié)角速度增量如下式所示：

上式中的K_r代表阻尼系數(shù)；

所述步驟S3具體地：撤離點位以下式計算：

上式中，q(t)代表當前點位位置參數(shù)，q_d(t)代表下一周期控制器下發(fā)點位，T為運行周期。

通過上述技術(shù)方案，可以根據(jù)外力矩監(jiān)測值映射為關(guān)節(jié)角速度增量，從而計算得到撤離點位，然后下發(fā)給控制器，控制機器人進行碰撞響應。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，調(diào)整阻尼系數(shù)K_r，以設(shè)定撤離距離。通過上述技術(shù)方案，撤離距離可通過設(shè)定阻尼系數(shù)K_r來控制，撤離距離可控使得碰撞響應動作更貼合需求，機器人能夠更靈活地適應不同工況。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述步驟S1具體地：首先，構(gòu)建機器人動力學模型，并辨識動力學參數(shù)；然后，建立廣義動量觀測器；接著，在廣義動量觀測器基礎(chǔ)上串聯(lián)高通濾波器，建立二階觀測器；最后，設(shè)定閾值。通過上述技術(shù)方案，在廣義動量觀測器傳遞函數(shù)模型的基礎(chǔ)上串聯(lián)高通濾波器，構(gòu)成以帶通濾波器為傳函模型的二階觀測器，相比于傳統(tǒng)的廣義動量觀測器，提高了碰撞檢測的靈敏性，降低了檢測延時，并且提高了高頻沖擊信號的檢測效果，使得碰撞響應能夠更好地應對沖擊力。