一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种闭环机械臂系统的碰撞检测方法，特别涉及一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法，属于机器人技术领域。本发明专利技术通过在闭环机械臂系统关节处布置运动传感器测量关节运动信息、布置六维力/力矩传感器测量每个闭环中任意至少一个关节处约束力和约束力矩，并基于动量观测器实现对闭环机械臂系统的碰撞识别和碰撞信息的实时检测。本发明专利技术的方法所需传感器均配置于关节处，装配简单、可靠性和灵活性高；本发明专利技术的方法无需关节角加速度信息或对高维时变质量特性矩阵求逆，碰撞信息观测结果精度高、时间延迟低；本发明专利技术的方法可通过改变观测器增益和碰撞判断阈值，调节观测器性能和检测灵敏度。

A collision detection method of closed-loop manipulator system based on momentum observer

【技术实现步骤摘要】
一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法
本专利技术涉及一种闭环机械臂系统的碰撞检测方法，特别涉及一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法，属于机器人

技术介绍
随着机器人技术的发展，机械臂的力控制在工业机器人、协作机器人、航天器在轨服务与操作等领域得到越来越多的发展和应用。要实现机械臂的力控制，实时获取系统中的接触碰撞信息是必不可少的一环。对于这一问题，现有解决方案仅涉及树形机械臂系统，其结构中无闭环约束，因此仅通过安装在关节处的传感器测量信息，即可识别外部碰撞的发生并解算碰撞引入各关节的广义碰撞力大小。此类仅在关节处配置传感器的方案具有装配简单、可靠性高的特点，然而对于闭环机械臂系统，目前尚无能够通过仅在关节处布置传感器即实现外部碰撞信息检测的方法。针对这一现状，本专利技术提出一种基于动量观测器且仅需在关节处布置传感器的闭环机械臂系统碰撞检测方法。
技术实现思路
为了克服现有闭环机械臂系统碰撞检测方式的不足，提供一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法；该方法基于所设计的动量观测器，仅在闭环机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法，其特征在于：具体步骤为：/n步骤一：在闭环机械臂系统中配置运动传感器，所述运动传感器用于采集关节的转角

【技术特征摘要】
1.一种基于动量观测器的闭环机械臂系统碰撞检测方法，其特征在于：具体步骤为：
步骤一：在闭环机械臂系统中配置运动传感器，所述运动传感器用于采集关节的转角及转角速度在闭环机械臂系统中配置六维力/力矩传感器，所述六维力/力矩传感器用于采集每一闭环约束中任一关节处作用的约束力和约束力矩大小，记为
步骤二：建立闭环机械臂系统的动力学模型；
根据第一类拉格朗日方程理论得到闭环机械臂系统动力学模型：



其中，M(q)为系统的质量特性矩阵；q、为各关节处的转角、角速度、角加速度，即系统的广义坐标、广义速率以及广义加速度；A(q)、分别为系统中六维力/力矩传感器配置关节的约束雅各比矩阵及其导数；μ为拉格朗日乘子，实际物理意义为六维力/力矩传感器配置关节处对应的约束力和约束力矩；FC、Fgc、g(q)分别为驱动机构输入对各关节的广义主动力、碰撞引入各关节的广义碰撞力、各体运动耦合产生的广义惯性力非线性项以及重力对各关节的广义力；
步骤三：设计动量观测器用于观测各关节广义碰撞力；
定义系统广义动量为同时由多体动力学理论得：则根据式(1)所述闭环机械臂系统动力学模型，广义动量的导数可表述为：



其中中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菲，张景瑞，胡权，张尧，李晓辉，刘维惠，张军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11