机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种机械臂关节的拖动示教限速方法，包括：获取关节的实际拖动速度；当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。本发明专利技术所提出的机械臂关节的拖动示教限速方法，在对机械臂进行拖动示教时，若关节的实际拖动速度超过安全拖动速度，则关节电机将产生与拖动方向相反的阻力，以降低机械臂关节的拖动速度，防止机械臂关节的拖动速度过快，避免出现因速度过快而导致的安全风险问题。此外，本发明专利技术还公开一种机械臂关节的拖动示教限速装置、电子设备及介质。

【技术实现步骤摘要】
机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质
本专利技术涉及机械臂领域，特别涉及一种机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质。
技术介绍
拖动示教又称手动示教，是由操作员直接通过手动拖动的方式完成对机械臂的示教编程工作，而后机械臂可根据外界信号触发重复执行示教轨迹的指令。在对机械臂进行拖动示教时，需先点击示教按钮，以使得机械臂进入拖动示教模式。机械臂在进入拖动示教模式后，再由操作员拖动机械臂移动至期望的位置，而在机械臂被拖动的过程中，机械臂会实时记录并保存其运动位姿或运动轨迹，从而完成对于机械臂的拖动示教过程。现有技术中，机械臂处于力矩环控制模式，在拖动示教模式下，机械臂关节的运动状态由电机输出力矩和外部拖动力矩所决定，在外部拖动力矩过大时，机械臂关节会因速度过快而存在安全风险。此外，机械臂关节由于被拖动而快速运动时，即使停止施加外部拖动力矩，由于机械臂关节的动力学模型会产生维持当前运动的力，因此，机械臂关节仍会以当前速度继续运动一段距离，在此过程中也会存在安全风险。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种机械臂关节的拖动示教限速方法，旨在解决现有机械臂关节在进行拖动示教时会存在因速度过快而导致的安全风险问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种机械臂关节的拖动示教限速方法，包括：获取关节的实际拖动速度；当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。其中，机械臂关节的拖动示教限速方法还包括：设定机械臂进行拖动示教时关节的速率阈值；将设定的速率阈值与关节的当前运动方向进行速度合成，得到关节的安全拖动速度。其中，当实际拖动速度小于或等于安全拖动速度时，机械臂关节的拖动示教限速方法还包括：基于动力学模型和关节的实际拖动速度，计算得到关节的输出力矩；根据关节的输出力矩和其当前速度方向，确定关节的力矩约束范围；根据力矩约束范围对输出力矩进行饱和调节。其中，根据关节的输出力矩和其当前速度方向，确定关节的力矩约束范围包括：若输出力矩与实际拖动速度的方向同为正，则确定关节的力矩约束范围为[0，T1]；若输出力矩与实际拖动速度的方向同为负，则确定关节的力矩约束范围为[-T1，0]；若输出力矩的方向为正且实际拖动速度的方向为负，则确定关节的力矩约束范围为[T1，T2]；若输出力矩的方向为负且实际拖动速度的方向为正，则确定关节的力矩约束范围为[-T2，-T1]；T1为关节的输出力矩，T2为关节电机的额定力矩，T1小于T2且T1和T2均为正值，力矩和速度的正负方向以关节的零点为参考。其中，根据力矩约束范围对输出力矩进行饱和调节包括：当关节的力矩约束范围为[0，T1]且输出力矩的方向为正时：若输出力矩大于T1，则将输出力矩调节为T1；若输出力矩小于或等于T1，则无需对输出力矩进行调节；当关节的力矩约束范围为[-T1，0]且输出力矩的方向为负时：若输出力矩大于-T1，则无需对输出力矩进行调节；若输出力矩小于或等于-T1，则将输出力矩调节为-T1；当关节的力矩约束范围为[T1，T2]且输出力矩的方向为正时：若输出力矩大于T1且小于T2，则无需对输出力矩进行调节；若输出力矩小于T1，则将输出力矩调节为T1；若输出力矩大于T2，则将输出力矩调节为T2；当关节的力矩约束范围为[-T2，-T1]且输出力矩的方向为负时：若输出力矩大于-T2且小于-T1，则无需对输出力矩进行调节；若输出力矩小于-T2，则将输出力矩调节为-T2；若输出力矩大于-T1，则将输出力矩调节为-T1。本专利技术还提出一种机械臂关节的拖动示教限速装置，包括：速度获取模块，用于获取关节的实际拖动速度；调整力矩模块，用于当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时，通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；指令生成模块，用于将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。其中，机械臂关节的拖动示教限速装置还包括：速率设定模块，用于设定机械臂进行拖动示教时关节的速率阈值；速度合成模块，用于将设定的速率阈值与关节的当前运动方向进行速度合成，得到关节的安全拖动速度。其中，机械臂关节的拖动示教限速装置还包括：输出力矩模块，用于基于动力学模型和关节的实际拖动速度，计算得到关节的输出力矩；力矩约束模块，用于根据关节的输出力矩和其当前速度方向，确定关节的力矩约束范围；力矩调节模块，用于根据力矩约束范围对输出力矩进行饱和调节。本专利技术还提出一种电子设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时，实现前述所记载的机械臂关节的拖动示教限速方法，该机械臂关节的拖动示教限速方法至少包括以下步骤：获取关节的实际拖动速度；当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。本专利技术还提出一种介质，该介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现前述所记载的机械臂关节的拖动示教限速方法，该机械臂关节的拖动示教限速方法至少包括以下步骤：获取关节的实际拖动速度；当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。与现有技术相比，本专利技术实施例的有益技术效果在于：在对机械臂进行拖动示教时，先判断机械臂各关节的实际拖动速度是否超过其预设的安全拖动速度，其中，每个机械臂关节对应有一个预设的安全拖动速度。若未超过安全拖动速度，则无需对该机械臂关节进行限速，若超过安全拖动速度，则通过动力学模型计算该机械臂关节的关节电机的调整力矩，该调整力矩的方向与关节的当前运动方向（拖动方向）相反，反向的调整力矩将使得关节电机产生与拖动方向相反的阻力，从而降低该机械臂关节的拖动速度，防止机械臂关节的拖动速度过快，避免出现因速度过快而导致的安全风险问题。附图说明图1为本专利技术一实施例中的机械臂关节的拖动示教限速方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例中的关节限速示意图；图3为本专利技术一实施例中的机械臂关节的拖动示教限速方法的流程示意图；图4为本专利技术一实施例中的机械臂关节的拖动示教限速装置的结构示意图；图5为本专利技术一实施例中的机械臂关节的拖动示教限速装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械臂关节的拖动示教限速方法，其特征在于，包括：/n获取关节的实际拖动速度；/n当所述实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；/n通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，所述调整力矩的方向与所述关节的当前运动方向相反；/n将所述调整力矩转换为所述关节电机的运动控制指令，并发送给所述关节电机。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械臂关节的拖动示教限速方法，其特征在于，包括：
获取关节的实际拖动速度；
当所述实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；
通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，所述调整力矩的方向与所述关节的当前运动方向相反；
将所述调整力矩转换为所述关节电机的运动控制指令，并发送给所述关节电机。


2.根据权利要求1所述的机械臂关节的拖动示教限速方法，其特征在于，还包括：
设定所述关节的速率阈值；
将设定的所述速率阈值与所述关节的当前运动方向进行速度合成，得到所述关节的安全拖动速度。


3.根据权利要求1所述的机械臂关节的拖动示教限速方法，其特征在于，当所述实际拖动速度小于或等于所述安全拖动速度时，还包括：
基于所述动力学模型和所述实际拖动速度，计算得到所述关节的输出力矩；
根据所述输出力矩和所述关节的当前速度方向，确定所述关节的力矩约束范围；
根据所述力矩约束范围对所述输出力矩进行饱和调节。


4.根据权利要求3所述的机械臂关节的拖动示教限速方法，其特征在于，所述根据所述输出力矩和所述关节的当前速度方向，确定所述关节的力矩约束范围包括：
若所述输出力矩与所述实际拖动速度的方向同为正，则确定所述关节的力矩约束范围为[0，T1]；
若所述输出力矩与所述实际拖动速度的方向同为负，则确定所述关节的力矩约束范围为[-T1，0]；
若所述输出力矩的方向为正且所述实际拖动速度的方向为负，则确定所述关节的力矩约束范围为[T1，T2]；
若所述输出力矩的方向为负且所述实际拖动速度的方向为正，则确定所述关节的力矩约束范围为[-T2，-T1]；
其中，所述T1为关节的输出力矩，所述T2为所述关节电机的额定力矩，所述T1小于T2且所述T1和T2均为正值，所述力矩和速度的正负方向以所述关节的零点为参考。


5.根据权利要求4所述的机械臂关节的拖动示教限速方法，其特征在于，所述根据所述力矩约束范围对所述输出力矩进行饱和调节包括：
当所述关节的力矩约束范围为[0，T1]且所述输出力矩的方向为正时：若所述输出力矩大于T1，则将所述输出力矩调节为T1；若所述输出力矩小于或等于T1，则无需对所述输出力矩进行调节；
当所述关节的力矩约束范围为[-T1，0]且所述输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宇，黄睿，郎需林，林炯辉，刘主福，刘培超，
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