一种参数自适应的机器人碰撞检测方法技术

一种参数自适应的机器人碰撞检测方法，首先对机器人进行动力学建模及动力学参数辨识，再设计基于广义动量的扰动观测器，用于机器人外部碰撞力的检测，然后设计机器人动力学参数自适应方法，最后设置动态变化的动量观测器残差阈值，采集机器人运行过程中的角度、角速度以及电流信号作为算法输入，当估计的外部碰撞力超过阈值范围时，判断为机器人与外界物体或操作人员发生碰撞；本发明专利技术简单有效，不需要增加额外的传感器，且能够有效解决机器人动力学参数辨识不准确且在运行过程中动力学参数发生变化的问题，提高碰撞检测的准确性。提高碰撞检测的准确性。提高碰撞检测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种参数自适应的机器人碰撞检测方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人控制
，尤其涉及一种参数自适应的机器人碰撞检测方法。

技术介绍

[0002]工业机器人成为制造业实现智能化转型不可或缺的一部分，作为工业机器人智能化和开放性领域发展的一个重要方向，人机协作在机器人领域的发展中被得到越来越多的重视，人机协作的广泛应用对于机器人安全性的要求也越来越高，因此有必要对机器人采取安全防撞措施，以避免人机协作过程中的意外碰撞事故的发生。
[0003]目前，国内外学者对于机器人碰撞检测技术已经有了数年的研究，提出多种不同的检测方案，主要分为基于外部传感器和未使用外部传感器两种方法。基于外部传感器的方法有在机器人外表覆盖一层敏感皮肤，该方法能精确检测出碰撞及碰撞部位，但是大大增加了机器人的复杂度与成本，降低了灵活性；还有人在机器人关节处添加力传感器，该方案极大增加了机器人生产成本。未使用外部传感器的方法有的基于机器人动力学模型，通过比较动力学模型预测的关节输出力矩与关节实际输出力矩，来检测是否发生碰撞，但是在使用过程中机器人模型会发生变化，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种参数自适应的机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)进行机器人动力学建模及动力学参数辨识；2)在机器人动力学模型的基础上，设计基于广义动量的扰动观测器，用于机器人外部碰撞力的检测；3)设计机器人动力学参数自适应方法；4)设置动态变化的动量观测器残差阈值；5)采集机器人运行过程中的角度、角速度以及电流信号作为方法输入，当估计的外部碰撞力超过动量观测器残差阈值范围时，判断为机器人与外界物体或操作人员发生碰撞。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中的机器人动力学参数辨识方法为：首先基于牛顿
‑
欧拉方法或拉格朗日法构建机器人动力学模型，采用牛顿
‑
欧拉法时，牛顿
‑
欧拉法包含外推与内推两个步骤，外推为从关节一到关节六，通过各关节的角速度与角加速度求解所连接连杆的质心速度与质心加速度，进而求得各连杆所受到的力与力矩；内推为从连杆六到连杆一，通过连杆所受的力矩以及外界环境施加的力矩求解所连接关节所受到的力矩，求得如下机器人动力学方程：其中，q为关节的角位移，为关节角速度，为关节角加速度。M(q)为惯性矩阵，为哥氏矩阵，g(q)为重力项，τ
f
为摩擦力项，τ为关节驱动力矩；将机器人动力学方程进行线性变换，转换为两部分的乘积，其中一部分为机器人动力学基本参数集，另一部分为非线性函数矩阵，与动力学参数无关，如下：其中，为关于q,的非线性矩阵，X
B
为经过线性变换后的动力学基本参数集；设计基于周期性傅里叶级数的激励轨迹，并以条件数作为激励轨迹的优...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹军义，黄国辉，王鸿博，乔煜庭，雷亚国，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：