用于改善机器人的灵敏性的方法技术

本发明专利技术提供一种改善机器人的灵敏性的方法，包括：计算步骤、归纳步骤和转换步骤。计算步骤计算机器人的关节的角速度。归纳步骤通过利用雅克比矩阵将关节的角速度转换成在机器人的端部的速度，并通过对该速度进行微分，从而确定在机器人的端部的所归纳加速度。转换步骤通过将在机器人的中部的所归纳加速度乘以机器人的重量来确定在机器人的中部的力，将该力乘以增强比，并利用雅克比矩阵将相乘的结果转换成关节处的所需转矩。

Method for improving sensitivity of robot

The invention provides a method for improving the sensitivity of a robot, which comprises a calculation step, an induction step and a conversion step. The computation procedure calculates the angular velocity of the robot joint. The induction step by the angular velocity of the joint into the end of the robot's speed using Jacobian matrix, and the differential of the speed, so as to determine in the end of the robot's acceleration induction. In the transformation step by induction of the robot acceleration multiplied by the weight of the middle in the middle of the robot to determine the force, the force multiplied by the enhancement ratio, and the Jacobian matrix multiplies the results into the joint torque.

【技术实现步骤摘要】
用于改善机器人的灵敏性的方法相关申请的交叉引用本申请基于并要求2012年12月17日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2012-0147922号的优先权，其全部内容通过引用的方式合并入本文。
当前的专利技术构思涉及改善机器人的灵敏性的方法，其能够通过测量机器人的关节的角度（甚至不需要使用特定的传感器），并通过放大和反映驱动转矩的角度，从而改善机器人的驱动灵敏性。
技术介绍
当按照穿戴者的意图提举重物时，可穿戴式肌肉辅助机器人能够举起重物，因为力从穿戴者传送给机器人，所传送的力经由机器人而放大。当前的专利技术构思涉及一种能够改善可穿戴式机器人的灵敏性的方法，以将意图良好地从穿戴者传送到可穿戴式机器人，即，以最大程度将力从穿戴者传送给机器人。现有技术中的可穿戴式肌肉辅助机器人，通过附着在穿戴者身体的EMG（肌动电流图）传感器或安装在机器人的驱动关节上的转矩传感器，来查明穿戴者的意图。使用EMG传感器的方法，通过从肌肉的收缩和松弛确定穿戴者的运动意图的信号，并在随后将信号发送给机器人控制器，从而驱动致动器。这种方法存在的问题是，当穿戴者移动时，EMG传感器并非精确地与身体紧密接触，以致穿戴者运动意图的信号在许多情况下会失真。另一方面，利用转矩传感器的方法测量在机器人的驱动关节中施加的所有转矩，并通过区别用于驱动机器人关节的转矩与从穿戴者传送给机器人的转矩来反映穿戴者的意图。不过，利用转矩传感器会降低机器人的耐久性，并且存在需要昂贵的转矩传感器的负担。在名称为“机器人控制系统”的JP2000-218577A现有技术中，提供一种机器人控制系统，其包括驱动单元位置伺服装置，用于控制机器人的驱动单元的位置以遵从给定的伺服指令值，该装置具备驱动单元位置反馈回路和驱动单元速度反馈回路。机器人控制系统包括：位置误差计算装置，计算机器人的驱动单元的位置指令值与驱动单元的当前位置之间的差异；校正量计算装置，计算位置误差计算装置的输出与设定为预定值的位置增益校正系数的乘积；加法单元，将驱动单元的当前位置加至校正量计算装置的输出；速度增益校正单元，将机器人的驱动单元的速度乘以预定的速度增益校正系数；以及校正指令值计算单元，通过使速度增益校正装置的输出与加法装置的输出相加，来计算校正指令值。校正指令计算装置的输出被输入驱动单元位置伺服装置，作为关节的伺服指令值。然而，即使按照这样的技术，也必须通过预先计算机器人的驱动值来获知末端的位移。因此，存在的问题是，该技术未提出一种方法，当穿戴者随意移动时，通过查明穿戴者的意图而改善灵敏性，而无需查找位移并利用可穿戴式机器人中的独立传感器。
技术实现思路
当前的专利技术构思致力于解决上述问题，且当前专利技术构思的目的是提供一种改善机器人的灵敏性的方法，其能够通过测量机器人的关节的角度（甚至不需要使用特定的传感器），并通过放大和反映驱动转矩，从而改善机器人的驱动灵敏性。当前专利技术构思的一个方面涉及改善机器人的灵敏性的方法。该方法包括：计算步骤，计算机器人的关节的角速度；归纳步骤，通过利用雅克比（Jacobian）矩阵将关节的角速度转换成在机器人的端部的速度，并通过对速度进行微分，从而得出端部的加速度。转换步骤通过将中部的归纳加速度乘以重量来得出中部的力，将力乘以增强比，随后利用雅克比矩阵将结果转换成关节处的所需转矩。计算步骤可使用机器人关节处的编码器，计算由穿戴者的操作引起的关节的角速度。转换步骤可将归纳的加速度的轴向分量归一化为0与1之间的值，并通过将归一化的加速度乘以重量，从而得出端部处的力。归纳步骤可通过使用低通滤波器(LPF)对转换的速度进行滤波，随后对滤波后速度进行微分，从而得出端部处的加速度。转换步骤可通过使用LPF对所归纳的加速度进行滤波，随后将滤波后加速度乘以重量，从而得出端部的力。转换步骤可利用LPF查找出端部的力，将滤波后的力乘以增强比，随后利用雅克比矩阵将结果转换成关节处的所需转矩。当前专利技术构思的另一个方面包括一种改善机器人的灵敏性的方法。该方法包括：计算步骤，计算机器人的关节的角速度；第一归纳步骤，通过利用雅克比矩阵将关节的角速度转换成在机器人端部的速度，并对速度进行微分，从而找出端部的加速度；第二归纳步骤，通过利用雅克比矩阵将与机器人中部连接的关节的角速度转换成机器人中部的速度，随后对该速度进行微分，从而得出机器人中部的加速度；第一转换步骤，通过将端部的所归纳加速度乘以重量来得出端部的力，将该力乘以增强比，随后利用雅克比矩阵将结果转换成关节处的所需转矩；第二转换步骤，通过将中部的所归纳加速度乘以重量来得出中部的力，将力乘以增强比，随后利用雅克比矩阵将结果转换成关节处的所需转矩。应该理解本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。附图说明当前专利技术构思的上述和其他特征将从本专利技术构思实施方式的更具体描述中清晰得到，正如附图所示，附图中相同的附图标记可以贯穿不同视图指代相同或相似部件。附图不一定成比例，重点放在描述本专利技术构思实施方式的原理上。附图在以下仅以示例的方式给出，因此不限制本专利技术构思，其中：图1是示出说明根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法的框图。图2是示出在根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法中添加滤波器的框图。图3是示出根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法的效果的图表。图4是机器人的示意图，用于说明根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法。图5和6是示出根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法的流程图。应当理解，所附的附图并非必然成比例，而只是呈现说明本专利技术构思的基本原理的各种优选特征的表示。本专利技术构思的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。在附图中，附图标记贯穿附图指代本专利技术构思的相同或等同部件。具体实施方式以下将参考附图，更详细地说明本专利技术构思的例子。然而，本专利技术构思的例子可以以不同形式实现，不应被解释成局限于这里记载的例子。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的部件。以下参考附图，说明根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法。图1是示出说明根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法的框图。图2是示出在根据本专利技术构思示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法中添加滤波器的框图。图3是示出根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法的效果的图表。图4是机器人的示意图，用于说明根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法。图5和6是示出根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法的流程图。参见图5，根据本专利技术构思的示例性实施方式的用于改善机器人灵敏性的方法可包括：计算步骤S100，计算机器人的关节的角速度；归纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善机器人的灵敏性的方法，包括：计算步骤，计算机器人的关节的角速度；归纳步骤，通过利用雅克比矩阵将所述关节的角速度转换成在所述机器人的端部的速度，并通过对所述速度进行微分，从而确定在所述机器人的端部的加速度；以及转换步骤，通过将中部的所归纳的加速度乘以所述机器人的重量来确定在所述机器人的中部的力，将所述力乘以增强比，并然后利用雅克比矩阵将力与增强比相乘的结果转换成所述关节处的所需转矩。

【技术特征摘要】
2012.12.17 KR 10-2012-01479221.一种改善机器人的灵敏性的方法，包括：计算步骤，计算机器人的关节的角速度；归纳步骤，通过利用雅克比矩阵将所述关节的角速度转换成在所述机器人的端部的速度，并通过对所述速度进行微分，从而确定在所述机器人的端部的加速度；以及转换步骤，通过将中部的所归纳的加速度乘以所述机器人的重量来确定在所述机器人的中部的力，将所述力乘以增强比，并然后利用雅克比矩阵将力与增强比相乘的结果转换成所述关节处的所需转矩。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤包括，利用在所述机器人的关节处的编码器，计算由穿戴者的操作而引起的所述关节的角速度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转换步骤包括，将所归纳的加速度的轴向分量归一化为0与1之间的值，并然后通过将归一化的加速度乘以所述机器人的重量来确定在所述机器人的端部的力。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述归纳步骤包括，通过利用低通滤波器对所转换的速度滤波，并对滤波后的速度进行微分，从而确定在所述机器人的端部的加速度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转换步骤包括，通过利用低通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐正镐，梁佑诚，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR