[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)

在審

• 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(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，包括以下步驟：根據(jù)誤差主要來(lái)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；計(jì)算連桿動(dòng)力學(xué)及關(guān)節(jié)端摩擦力力矩，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；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)；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)。在保證碰撞靈敏度的前提下能實(shí)時(shí)補(bǔ)償由于溫度、磨損及負(fù)載變化引起的動(dòng)力學(xué)模型誤差，進(jìn)而解決碰撞檢測(cè)誤報(bào)警的問題，還有利于提高動(dòng)力學(xué)模型精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著協(xié)作機(jī)器人在各個(gè)生產(chǎn)生活場(chǎng)景的普及，大大增加了機(jī)器人與人和環(huán)境進(jìn)行交互的可能性，因此機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境交互的力感知顯得格外重要，這是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人安全操作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型精度較差時(shí)，在保證碰撞檢測(cè)靈敏度的前提下，碰撞檢測(cè)的誤報(bào)率會(huì)顯著提升，嚴(yán)重影響了用戶的使用體驗(yàn)。

目前，公開號(hào)為CN114407022A的專利，公開了基于模型參數(shù)誤差觀測(cè)器來(lái)提高動(dòng)力學(xué)模型精度，但需要建立復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)線性回歸模型，計(jì)算量大，算法部署成本高；公開號(hào)為CN110026981A的專利公開了基于模型自適應(yīng)的機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，使用帶慣性項(xiàng)的庫(kù)倫摩擦力模型擬合整體動(dòng)力學(xué)模型誤差，但擬合模型與實(shí)際誤差形式不符，對(duì)于連桿動(dòng)力學(xué)的補(bǔ)償效果較差，且參數(shù)估計(jì)結(jié)果無(wú)法直接用于動(dòng)力學(xué)模型。此外，當(dāng)外力持續(xù)作用時(shí)，自適應(yīng)模型會(huì)將外力補(bǔ)償?shù)簦瑢?dǎo)致機(jī)器人在清除報(bào)警后無(wú)法及時(shí)碰撞報(bào)警。

文獻(xiàn)《機(jī)器人帶未知負(fù)載條件下的碰撞檢測(cè)算法-李智靖》設(shè)計(jì)了一種基于帶通濾波器的碰撞觀測(cè)器，帶通濾波器雖然降低了力矩誤差幅值，但也降低了碰撞外力的幅值，且濾波效果越好，碰撞外力幅值衰減的越嚴(yán)重，因此檢測(cè)到碰撞時(shí)的外力較大；文獻(xiàn)《基于快速動(dòng)力學(xué)辨識(shí)的免外部傳感器機(jī)器人碰撞檢測(cè)_甘亞輝》需要事先辨識(shí)動(dòng)力學(xué)模型和閾值模型，但長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后機(jī)器人的關(guān)節(jié)端摩擦力矩及連桿動(dòng)力學(xué)參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致事先辨識(shí)的模型參數(shù)失效，使得碰撞檢測(cè)的誤報(bào)率較高。可知，現(xiàn)有的解決方案在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在很多的局限性。因此，有必要提供一種動(dòng)力學(xué)模型精度更高、解決碰撞檢測(cè)誤報(bào)警的機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人碰撞檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S100、根據(jù)誤差主要來(lái)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)。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，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(lái)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。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，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；