一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法技术

本发明专利技术公开了一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法，涉及六关节机器人的动力学控制优化领域，包括如下步骤：通过机器人连杆参数建立改进的DH参数表以及关节动力学模型；对建立的动力学模型进行线性化，并整理待辨识的最小参数集；基于线性化后的所述动力学模型的观测矩阵，设定限制条件，设计出改进傅里叶级数形式的激励轨迹；驱动机器人按照激励轨迹运动，采集数据通过最小二乘辨识出动力学参数；根据辨识出的参数设计碰撞检测算子；选择合适的碰撞检测算子阈值来判断是否发生碰撞。辨识模型下的碰撞检测提高了机器人的安全性能，减小了碰撞的危害。

Dynamic parameter identification and collision detection of a six joint robot

【技术实现步骤摘要】
一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法
本专利技术涉及六关节机器人的动力学控制优化领域，具体地，涉及六关节机器人的动力学参数辨识以及碰撞检测。
技术介绍
随着智能制造业的不断发展，工业机器人的应用范围越来越广。因此，工业界对机器人的要求也越来越高，不仅需要更快的速度、更高的精度，也需要机器人有更好的安全性能。机器人与周围环境、操作人员发生碰撞，会造成严重的安全事故。为保证安全，需要检测机器人运动过程是否发生碰撞，并通过相应的控制策略来降低风险，减小危害。目前，大多数的工业机器人采用外部传感器检测碰撞，通过在关节处安装力传感器或者全身覆盖感知皮肤，虽然能够检测到碰撞，但增加了系统成本与复杂性，没有用到机器人自身的传感器。设计基于机器人自身的关节位置和电流传感器，通过实际力矩和动力学模型估计的力矩之间的偏差是一种有效检测碰撞的方法。这样的方法需要机器人的精准动力学模型，并在估计力矩时需要通过速度微分得到加速度，这会引入噪声。机器人动力学参数的获取方法主要有解体测量法、CAD法以及整体辨识法。机器人结构复杂，解体测量法无法直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)通过机器人连杆参数建立改进的DH参数表以及关节动力学模型；/n(2)对所述动力学模型进行线性化，并整理待辨识的最小参数集；/n(3)基于线性化后的所述动力学模型的观测矩阵，设定限制条件，设计出改进傅里叶级数形式的激励轨迹；/n(4)基于所述激励轨迹，通过最小二乘辨识出动力学参数；/n(5)基于辨识出的动力学参数，设计碰撞检测算子；/n(6)基于机器人自身位置和电流传感器的信号，选择合适的碰撞检测算子阈值来判断是否发生碰撞。/n

【技术特征摘要】
1.一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过机器人连杆参数建立改进的DH参数表以及关节动力学模型；
(2)对所述动力学模型进行线性化，并整理待辨识的最小参数集；
(3)基于线性化后的所述动力学模型的观测矩阵，设定限制条件，设计出改进傅里叶级数形式的激励轨迹；
(4)基于所述激励轨迹，通过最小二乘辨识出动力学参数；
(5)基于辨识出的动力学参数，设计碰撞检测算子；
(6)基于机器人自身位置和电流传感器的信号，选择合适的碰撞检测算子阈值来判断是否发生碰撞。


2.根据权利要求1所述的一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中建立改进的DH参数表以及关节动力学模型，包括：
根据机器人的几何机构，将每个连杆的坐标系建立在连杆的驱动端；
由机器人的连杆坐标系图得到机器人的改进DH参数表，其中，每个连杆的参数定义如下：
ai：沿Xi轴，从Zi移动到Zi+1的距离；
αi：沿Xi轴，从Zi转动到Zi+1的角度；
di：沿Zi轴，从Xi-1移动到Xi的距离；
θi：沿Zi轴，从Xi-1转动到Xi的角度；
根据六关节机器人结构，采用牛顿-欧拉法建立六关节机器人的动力学模型；
n关节的机器人系统的动力学方程为：



式(1)中，q为转角向量，其1、2阶导分别为角速度和角加速度向量，H(q)为是n阶机器人惯性矩阵，为哥氏力离心力矩阵，G(q)为重力向量，τ分别为摩擦、驱动力矩向量。


3.根据权利要求1所述的一种六关节机器人的动力学参数辨识及碰撞检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中对动力学模...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁野，白瑞林，李新玲，
申请(专利权)人：无锡砺成智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32