[發(fā)明專利]機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310231279.3
• 申請(qǐng)日: 2023-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN116330280A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋宏祥;王珂;蔡嵩林;孫愷;曹宇男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州艾利特機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S100、根據(jù)誤差主要來源得到誤差自適應(yīng)模型，線性化所述誤差自適應(yīng)模型，基于在線參數(shù)辨識(shí)模塊構(gòu)建動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器；

S200、計(jì)算連桿動(dòng)力學(xué)及關(guān)節(jié)端摩擦力矩，獲取或計(jì)算關(guān)節(jié)輸出端力矩，由此計(jì)算碰撞力所產(chǎn)生的理論碰撞力矩；

S300、對(duì)所述理論碰撞力矩進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)玫秸鎸?shí)碰撞力矩，并根據(jù)負(fù)載變化及碰撞情況調(diào)整所述動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器的工作狀態(tài)；

S400、將所述真實(shí)碰撞力矩與預(yù)設(shè)碰撞閾值進(jìn)行比較，進(jìn)行機(jī)器人的實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S100包括：

根據(jù)機(jī)器人實(shí)際構(gòu)型與反饋方式構(gòu)建動(dòng)力學(xué)模型，并使用誤差來源分析模塊完成動(dòng)力學(xué)模型誤差的分析與建模得到誤差自適應(yīng)模型；

通過誤差自適應(yīng)模型線性化模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)所述誤差自適應(yīng)模型的線性化得到誤差等效模型；

通過預(yù)設(shè)的在線參數(shù)辨識(shí)模塊對(duì)所述誤差等效模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器的構(gòu)建。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S200包括：

通過預(yù)設(shè)的反饋數(shù)據(jù)采集模塊獲取機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并代入預(yù)設(shè)的連桿動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊和摩擦力計(jì)算模塊得到理想狀態(tài)下的連桿端計(jì)算力矩及關(guān)節(jié)端摩擦力矩；

獲取機(jī)器人關(guān)節(jié)輸出端力矩；

根據(jù)所述連桿端計(jì)算力矩、關(guān)節(jié)端摩擦力矩及關(guān)節(jié)輸出端力矩，通過預(yù)設(shè)的關(guān)節(jié)外力矩獲取模塊獲取得到理論碰撞力矩。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S300包括：

根據(jù)所述的動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器對(duì)所述理論碰撞力矩進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)玫綑C(jī)器人關(guān)節(jié)的真實(shí)碰撞力矩；

當(dāng)檢測(cè)負(fù)載參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，預(yù)設(shè)的負(fù)載自適應(yīng)模塊會(huì)調(diào)整所述動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器的工作狀態(tài)，使其快速適應(yīng)負(fù)載變化；

當(dāng)檢測(cè)到碰撞時(shí)，預(yù)設(shè)的誤差補(bǔ)償器開關(guān)模塊將產(chǎn)生動(dòng)作，暫時(shí)停止所述動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器的補(bǔ)償參數(shù)更新工作。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)到碰撞時(shí)，預(yù)設(shè)的誤差補(bǔ)償器開關(guān)模塊將產(chǎn)生動(dòng)作，暫時(shí)停止所述動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器的補(bǔ)償參數(shù)更新工作，包括：

當(dāng)檢測(cè)到上一周期發(fā)生碰撞時(shí)，當(dāng)前周期的動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器會(huì)使用發(fā)生碰撞之前最近的未發(fā)生碰撞周期的誤差補(bǔ)償參數(shù)完成動(dòng)力學(xué)模型誤差的補(bǔ)償；若上一周期未發(fā)生碰撞，則當(dāng)前周期使用動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器的實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模型誤差的補(bǔ)償。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S400包括：

通過預(yù)設(shè)的碰撞檢測(cè)模塊將所述真實(shí)碰撞力矩與預(yù)設(shè)碰撞閾值比較；

若真實(shí)碰撞力矩大于等于預(yù)設(shè)碰撞閾值則機(jī)器人發(fā)生碰撞，調(diào)用碰撞反應(yīng)模塊根據(jù)外部碰撞力矩進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作以應(yīng)對(duì)外界碰撞；

當(dāng)碰撞信號(hào)復(fù)位模塊檢測(cè)到外部產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)時(shí)，重置機(jī)器人碰撞狀態(tài)，使其進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

7.一種機(jī)器人碰撞檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：

誤差補(bǔ)償裝置，用于分析機(jī)器人誤差主要來源構(gòu)建相應(yīng)的誤差模型，基于參數(shù)在線辨識(shí)模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)誤差補(bǔ)償器，用于模型誤差的補(bǔ)償；

機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算裝置，用于反饋數(shù)據(jù)的獲取、機(jī)器人連桿動(dòng)力學(xué)及摩擦力矩的計(jì)算及關(guān)節(jié)外力矩的獲取；

碰撞檢測(cè)裝置，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人是否與外部環(huán)境發(fā)生碰撞，并根據(jù)碰撞情況作出相應(yīng)碰撞反應(yīng)，保證設(shè)備及人員安全。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人碰撞檢測(cè)裝置，其特征在于，所述誤差補(bǔ)償裝置包括誤差來源分析模塊、誤差自適應(yīng)模型線性化模塊、在線參數(shù)辨識(shí)模塊、負(fù)載自適應(yīng)模塊及誤差補(bǔ)償器開關(guān)模塊；

所述機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算裝置包括反饋數(shù)據(jù)采集模塊、連桿動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊、摩擦力計(jì)算模塊及關(guān)節(jié)外力矩獲取模塊；

所述碰撞檢測(cè)裝置包括碰撞檢測(cè)模塊、碰撞反應(yīng)模塊及碰撞信號(hào)復(fù)位模塊。