The invention relates to the field of truss robots, and discloses a collision detection method and a device for a truss robot. In the invention, obtaining theoretical torque value by truss joint axis robot kinematics model and dynamics model, the actual torque value read at the same time the joint axis; calculating joint shaft position tracking error; according to the theory of torque value, actual torque value and position tracking error discriminant of anti-collision; according to the discriminant of effective collision detection. To avoid the collision of false positives, improve the detection accuracy.
【技术实现步骤摘要】
桁架机器人防碰撞检测方法及装置
本专利技术涉及桁架机器人领域,特别涉及一种桁架机器人防碰撞检测方法及装置。
技术介绍
在现代化生产线中,越来越讲究的是柔性化生产。机械设备自动化是这个世纪制造业发展的大趋势,机器人产业将是一个阳光产业,未来的世纪是机器人技术极度发展的世纪,人类将从单调繁杂的体力劳动中解放出来,从事更加富有创造性的工作。自动生产线和自动化程度高的加工设备已经成为今后制造工厂的一个必然趋势。单一的和普通的专用加工机床在大批量加工时越来越多的被万能的、标准化机床及柔性自动化生产线所替代。例如在数控车床、立式加工中心机、卧式加工中心机、数控立式车床、数控磨床、数控磨齿机等上下料时,其毛坯料可能是几公斤甚至几百公斤重,还有小型零件频繁上下料,大型电机壳体、发动机壳体、减速机壳体等的搬运也很费时、费力,直接影响工作效率、机床利用率及生产安全。桁架机器人是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。在机器人和自动化工业生产领域中,桁架机器人实现了制造过程的完全自动化,并采用了集成加工技术,适用于机床、生产线的上下料、工件翻转、工件转序等。在目前的桁架机器人的防碰撞检测技术中,利用传感器,通过设定一定扭矩偏差的阈值作为检测标准,并根据内部软件算法,获取当前机器人的运动状态,从而判断机器人是否发生碰撞;或者,利用机器人动力学模型求解不同运动状态下的力矩,通过和设定的阈值力矩比较,进而进行碰撞检测。但在实现本专利技术的过程中,专利技术人发现:前一种方案存在如下问题:首先是无法保证传感器可以检测整个机器人的工作空间 ...
【技术保护点】
一种桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,包括:利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值,同时读取关节轴的实际扭矩值;计算关节轴的位置跟随误差;根据所述理论扭矩值、所述实际扭矩值以及所述位置跟随误差建立防碰撞的判别式;根据所述判别式进行碰撞检测。
【技术特征摘要】
1.一种桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,包括:利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值,同时读取关节轴的实际扭矩值;计算关节轴的位置跟随误差;根据所述理论扭矩值、所述实际扭矩值以及所述位置跟随误差建立防碰撞的判别式;根据所述判别式进行碰撞检测。2.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,所述利用所述桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值,包括:利用所述桁架机器人的运动学模型,建立雅克比矩阵求得关节轴的速度和加速度给定所述桁架机器人不同运动指令,多次采集数据,利用最小二乘法获得正定的惯性矩阵M(q)、科氏矩阵重力项G(q);根据以下关系式计算所述桁架机器人在不同运动状态下的所述理论扭矩值τ0:其中,q表示关节轴的位置。3.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,所述计算关节轴的位置跟随误差,包括:计算关节轴的目标位置和实际位置;计算所述实际位置和所述目标位置的偏差得到所述位置跟随误差。4.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,所述根据所述理论扭矩值、所述实际扭矩值以及所述位置跟随误差建立防碰撞的判别式,包括:根据所述理论扭矩值τ0、所述实际扭矩值τlink以及所述位置跟随误差ΔSlink,并引入权重因子λ得到防碰撞的判别式F(λ):其中,ΔS0是跟踪误差允许值。5.根据权利要求4所述的桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,所述根据所述判别式进行碰撞检测,包括:当所述判别式F(λ)≥1时,表示所述桁架机器人发生碰撞;当所述判别式F(λ)<1时,表示所述桁架机器人未发生碰撞。6.根据权利要求4所述的桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,所述权重因子λ的值与所述桁架机器人的刚度相关。7.根据权利要求4所述的桁架机器人防碰撞检测方法,其特征在于,所述权重因子λ的值在0.1-0.3之间。8.一种桁架机器人...
【专利技术属性】
技术研发人员:张金泽,孙喜庆,张永奎,徐凯,
申请(专利权)人:上海新时达电气股份有限公司,上海辛格林纳新时达电机有限公司,上海新时达机器人有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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