一种机器人碰撞检测方法、装置、存储介质及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人碰撞检测方法、装置、存储介质及机器人。所述方法包括：获取机器人关节的第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度；利用预设更新方式更新机器人的动力学参数，并根据更新后的动力学参数和第一角位移、第一角速度、第一角加速度计算关节的理论力矩；根据第一电机力矩和理论力矩，得到关节的第一外力矩；将第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度输入至预设观测器模型中，得到关节的第二外力矩；判断第一外力矩是否大于第一预设阈值，并判断第二外力矩是否大于第二预设阈值；若第一外力矩大于第一预设阈值，且第二外力矩大于第二预设阈值，则确定机器人发生碰撞。

A Robot Collision Detection Method, Device, Storage Media and Robot

The invention relates to the technical field of robots, in particular to a robot collision detection method, device, storage medium and robot. The method includes: obtaining the first motor moment, the first angular displacement, the first angular velocity and the first angular acceleration of the robot joint; updating the dynamic parameters of the robot by preset updating method, and calculating the theoretical moment of the joint according to the updated dynamic parameters and the first angular displacement, the first angular velocity and the first angular acceleration; and according to the first motor moment and the theoretical moment, The first external moment of the joint is obtained; the first motor moment, the first angular displacement, the first angular velocity and the first angular acceleration are input into the preset observer model to obtain the second external moment of the joint; whether the first external moment is larger than the first preset threshold and whether the second external moment is larger than the second preset threshold are judged; if the first external moment is larger than the first preset threshold, and the second external moment is larger than the second preset threshold. If the moment is greater than the second preset threshold, the collision of the robot is determined.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人碰撞检测方法、装置、存储介质及机器人
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种机器人碰撞检测方法、检测装置、计算机可读存储介质及机器人。
技术介绍
机器人在应用过程中，常会因各种原因与外界物体发生碰撞，容易造成机器人损伤或者造成被撞物体损伤，因此，为避免机器人与外界物体的碰撞，需要对机器人进行碰撞检测。目前，机器人的碰撞检测方式主要有基于电机电流的碰撞检测方法，或者基于逆动力学模型的碰撞检测方法，又或者基于动量观测器模型的碰撞检测方法等，虽然这些检测方法都可以实现机器人的碰撞检测，这些检测方法均存在检测准确性较低、检测灵敏度不高，且容易误触发碰撞警报的问题。综上，如何提高机器人碰撞检测的准确性和灵敏度成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种机器人碰撞检测方法、检测装置、计算机可读存储介质及机器人，能够解决机器人碰撞检测的准确性较低和灵敏度不高，以致容易误触发碰撞警报的问题。本专利技术实施例的第一方面，提供了一种机器人碰撞检测方法，包括：获取机器人关节的第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度；利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，并根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度计算所述关节的理论力矩；根据所述第一电机力矩和所述理论力矩，得到所述关节的第一外力矩；将所述第一电机力矩、所述第一角位移、所述第一角速度和所述第一角加速度输入至预设观测器模型中，得到所述关节的第二外力矩；判断所述第一外力矩是否大于第一预设阈值，并判断所述第二外力矩是否大于第二预设阈值；若所述第一外力矩大于所述第一预设阈值，且所述第二外力矩大于所述第二预设阈值，则确定所述机器人发生碰撞。进一步地，所述利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，包括：在所述机器人处于运动状态时，实时保存所述机器人在各位置下的第二电机力矩、第二角位移、第二角速度和第二角加速度；将所述第二电机力矩、所述第二角位移、所述第二角速度和所述第二角加速度输入至预设参数模型，所述预设参数模型为：其中，τj_m2为第二电机力矩，为第二角位移、第二角速度和第二角加速度所构成的观察矩阵，θ为动力学参数，q为角位移，为角速度，为角加速度；利用最小二乘法计算所述预设参数模型中的θ，并基于预设更新频率利用θ更新所述机器人的动力学参数。优选地，所述根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度计算所述关节的理论力矩，包括：根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度，计算得到所述关节的惯量矩阵、哥氏力和离心力矩阵、重力矩阵和摩擦力矩阵；采用牛顿欧拉法建立的逆动力学方程计算所述关节的理论力矩，所述逆动力学方程的表达式如下：其中，τj_theo为理论力矩，M(q)为惯量矩阵，为哥氏力和离心力矩阵，G(q)为重力矩阵，为摩擦力矩阵，q为角位移，为角速度，为角加速度。可选地，所述根据所述第一电机力矩和所述理论力矩，得到所述关节的第一外力矩，包括：根据下述公式计算所述关节的第一外力矩：τj_applied1＝τj_m1-τj_theo其中，τj_applied1为第一外力矩，τj_m1为第一电机力矩，τj_theo为理论力矩。进一步地，所述预设观测器模型为：其中，τj_applied2为第二外力矩，K0为常数，为t时刻对惯量矩阵M(q)的估算，Tm为第一电机力矩，为t时刻对的估算，r初始值为0，为t时刻的关节角速度，为初始的关节角速度，为哥氏力和离心力矩阵，G(q)为重力矩阵，为摩擦力矩阵。本专利技术实施例的第二方面，提供了一种机器人碰撞检测装置，包括：数据获取模块，用于获取机器人关节的第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度；理论力矩计算模块，用于利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，并根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度计算所述关节的理论力矩；第一外力矩计算模块，用于根据所述第一电机力矩和所述理论力矩，得到所述关节的第一外力矩；第二外力矩计算模块，用于将所述第一电机力矩、所述第一角位移、所述第一角速度和所述第一角加速度输入至预设观测器模型中，得到所述关节的第二外力矩；外力矩判断模块，用于判断所述第一外力矩是否大于第一预设阈值，并判断所述第二外力矩是否大于第二预设阈值；碰撞确定模块，用于若所述第一外力矩大于所述第一预设阈值，且所述第二外力矩大于所述第二预设阈值，则确定所述机器人发生碰撞。本专利技术实施例的第三方面，提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述第一方面所述机器人碰撞检测方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述第一方面所述机器人碰撞检测方法的步骤。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例中，可通过综合逆动力学模型和关节观测器模型来进行机器人碰撞的实时检测，而在检测过程中则可根据实际情况对动力学参数进行实时更新，以减少摩擦力变化所带来的影响，提高理论力矩、第一外力矩和第二外力矩的计算准确性，从而提高机器人碰撞检测的准确性和灵敏度，避免误触发碰撞警报，极大地提高了用户的使用体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种机器人碰撞检测方法的一个实施例流程图；图2为本专利技术实施例中一种机器人碰撞检测方法在一个应用场景下更新动力学参数的流程示意图；图3为本专利技术实施例中一种机器人碰撞检测方法的预设观测器模型的控制示意图；图4为本专利技术实施例中一种机器人碰撞检测装置的一个实施例结构图；图5为本专利技术一实施例提供的一种机器人的示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种机器人碰撞检测方法、检测装置、计算机可读存储介质及机器人，用于解决机器人碰撞检测的准确性较低和灵敏度不高，以致容易误触发碰撞警报的问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例提供了一种机器人碰撞检测方法，所述机器人碰撞检测方法，包括：步骤S101、获取机器人关节的第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度；在机器人运动过程中，可通过电流传感器实时获取机器人各关节的电机电流以及通过编码器实时获取各关节的第一角位移，并可根据电机电流计算得到各关节的第一电机力矩，同时可根据各关节的第一角位移获取各关节的第一角速度和第一角加速度。步骤S102、利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，并根据更新后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括：获取机器人关节的第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度；利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，并根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度计算所述关节的理论力矩；根据所述第一电机力矩和所述理论力矩，得到所述关节的第一外力矩；将所述第一电机力矩、所述第一角位移、所述第一角速度和所述第一角加速度输入至预设观测器模型中，得到所述关节的第二外力矩；判断所述第一外力矩是否大于第一预设阈值，并判断所述第二外力矩是否大于第二预设阈值；若所述第一外力矩大于所述第一预设阈值，且所述第二外力矩大于所述第二预设阈值，则确定所述机器人发生碰撞。

【技术特征摘要】
1.一种机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括：获取机器人关节的第一电机力矩、第一角位移、第一角速度和第一角加速度；利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，并根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度计算所述关节的理论力矩；根据所述第一电机力矩和所述理论力矩，得到所述关节的第一外力矩；将所述第一电机力矩、所述第一角位移、所述第一角速度和所述第一角加速度输入至预设观测器模型中，得到所述关节的第二外力矩；判断所述第一外力矩是否大于第一预设阈值，并判断所述第二外力矩是否大于第二预设阈值；若所述第一外力矩大于所述第一预设阈值，且所述第二外力矩大于所述第二预设阈值，则确定所述机器人发生碰撞。2.根据权利要求1所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述利用预设更新方式更新所述机器人的动力学参数，包括：在所述机器人处于运动状态时，实时保存所述机器人在各位置下的第二电机力矩、第二角位移、第二角速度和第二角加速度；将所述第二电机力矩、所述第二角位移、所述第二角速度和所述第二角加速度输入至预设参数模型中，所述预设参数模型为：其中，τj_m2为第二电机力矩，为第二角位移、第二角速度和第二角加速度所构成的观察矩阵，θ为动力学参数，q为角位移，为角速度，为角加速度；利用最小二乘法计算所述预设参数模型中的θ，并基于预设更新频率利用θ更新所述机器人的动力学参数。3.根据权利要求1所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度计算所述关节的理论力矩，包括：根据更新后的动力学参数和所述第一角位移、所述第一角速度、所述第一角加速度，计算得到所述关节的惯量矩阵、哥氏力和离心力矩阵、重力矩阵和摩擦力矩阵；采用牛顿欧拉法建立的逆动力学方程计算所述关节的理论力矩，所述逆动力学方程的表达式如下：其中，τj_theo为理论力矩，M(q)为惯量矩阵，为哥氏力和离心力矩阵，G(q)为重力矩阵，为摩擦力矩阵，q为角位移，为角速度，为角加速度。4.根据权利要求3所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述根据所述第一电机力矩和所述理论力矩，得到所述关节的第一外力矩，包括：根据下述公式计算所述关节的第一外力矩：τj_applied1＝τj_m1-τj_theo其中，τj_applied1为第一外力矩，τj_m1为第一电机力矩，τj_theo为理论力矩。5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述预设观测器模型为：其中，τj_applied2为第二外力矩，K0为常数，为t时刻对惯量矩阵M(q)的估算，Tm为第一电机力矩，为t时刻对的估算，r初始值为0，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄睿，刘培超，朗需林，林炯辉，林俊凯，
申请(专利权)人：深圳市越疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44