本申请提供一种关节刚度检测方法、机器人运动控制方法及相关装置，涉及机器人技术领域。本申请通过在承载底座上固定安装负载施加单元并可拆卸安装待检测机器人关节，使负载施加单元通过第一联轴器与待检测机器人关节固定连接，由负载施加单元在处于制动状态的待检测机器人关节上施加外部扭矩负载，接着通过扭转角采集单元采集待检测机器人关节在外部扭矩负载作用下产生的扭转角度，然后由数据处理单元获取处于制动状态的待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的扭转角度数据进行数据拟合，从而得以通过简单的系统组成快速且精准地测定出机器人关节的关节刚度特性分布状况，以便于后续高精准度的机器人控制补偿作业的有效开展。制补偿作业的有效开展。制补偿作业的有效开展。
【技术实现步骤摘要】
关节刚度检测方法、机器人运动控制方法及相关装置
[0001]本申请涉及机器人
，具体而言，涉及一种关节刚度检测方法、机器人运动控制方法及相关装置。
技术介绍
[0002]随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值受到了各行各业的广泛重视，各行各业对机器人运行控制精度的控制要求也在不断提高。而对机器人运行控制作业来说，机器人关节在运动控制过程中的关节形变状况是影响机器人运行控制精度的一项重要因素，需要对机器人关节中关键部件(例如，由减速机、减速机输入轴以及电机等组成的关节部位)进行精准地控制补偿，才能有效克服机器人关节形变状况对机器人运行控制精度的负面影响，确保机器人达到预期控制效果。因此，如何精准测定机器人关节的关节刚度特性状况，以便于精准量化机器人关节在运动控制过程中的关节形变状况，便是在机器人运行控制过程中亟需解决的一项重要问题。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种关节刚度检测方法、机器人运动控制方法及相关装置，能够通过极为简单的系统组成快速且精准地测定出机器人关节在不同外部扭矩负载作用下的关节刚度特性状况，以便于后续机器人运行控制过程中的高精准度控制补偿作业的有效开展。
[0004]为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请提供一种关节刚度检测系统，所述检测系统包括承载底座、负载施加单元、扭转角采集单元、数据处理单元及第一联轴器；
[0006]所述负载施加单元固定安装在所述承载底座上，待检测机器人关节可拆卸地安装在所述承载底座上，其中所述负载施加单元通过所述第一联轴器与所述待检测机器人关节固定连接，用于在处于制动状态的所述待检测机器人关节上施加外部扭矩负载；
[0007]所述扭转角采集单元用于采集处于制动状态的所述待检测机器人关节在所述外部扭矩负载作用下产生的扭转角度；
[0008]所述数据处理单元与所述负载施加单元和所述扭转角采集单元分别通信连接，用于获取处于制动状态的所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的扭转角度数据进行数据拟合，得到所述待检测机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系。
[0009]在可选的实施方式中，所述负载施加单元包括扭矩传感器、第二联轴器及负载输出组件，其中所述第二联轴器与所述第一联轴器各自的旋转轴相互重合；
[0010]所述扭矩传感器通过所述第二联轴器与所述负载输出组件固定连接，用于检测所述负载输出组件产生的扭矩负载；
[0011]所述扭矩传感器通过所述第一联轴器与所述待检测机器人关节的电机转轴固定
连接，用于将所述负载输出组件产生的扭矩负载传递到所述待检测机器人关节上。
[0012]在可选的实施方式中，所述负载输出组件包括伺服电机及减速机；
[0013]所述伺服电机的电机转轴经所述减速机与连接所述扭矩传感器的所述第二联轴器固定连接，其中所述减速机用于调节所述伺服电机输出的扭矩负载大小。
[0014]在可选的实施方式中，所述检测系统还包括供电单元；
[0015]所述供电单元与所述负载施加单元、所述扭转角采集单元及所述数据处理单元分别电性连接，用于向所述负载施加单元、所述扭转角采集单元及所述数据处理单元分别提供电能。
[0016]第二方面，本申请提供一种关节刚度检测方法，所述检测方法应用于前述实施方式中任意一项所述的关节刚度检测系统，所述检测方法包括：
[0017]控制负载施加单元在处于制动状态的待检测机器人关节上施加不同数值的外部扭矩负载，并控制扭转角采集单元采集所述待检测机器人关节在对应外部扭矩负载作用下产生的扭转角度；
[0018]调用数据处理单元根据所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下产生的扭转角度数据，计算所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的刚度参数值；
[0019]调用所述数据处理单元对所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的刚度参数值进行数据拟合，得到所述待检测机器人关节在制动状态下的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系。
[0020]在可选的实施方式中，机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载和扭转角度之间的运动学关系采用如下式子进行表示：
[0021]Τ＝K*Δq；
[0022]其中，Τ用于表示机器人关节当前所受的外部扭矩负载，K用于表示机器人关节在外部扭矩负载Τ作用下的刚度参数，Δq用于表示机器人关节在外部扭矩负载Τ作用下的扭转角度。
[0023]第三方面，本申请提供一种机器人运动控制方法，所述控制方法包括：
[0024]获取作业机器人的目标机器人关节当前的关节控制指令、实际扭矩负载及实际关节角度；
[0025]根据预存的所述目标机器人关节在制动状态下的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系，计算与所述实际扭矩负载匹配的目标刚度参数值，其中所述目标机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系通过采用前述实施方式所述的关节刚度检测方法对所述目标机器人关节进行检测得到；
[0026]根据所述实际关节角度、所述目标刚度参数值及所述关节控制指令包括的期望关节角度，计算所述目标机器人关节按照所述关节控制指令运行时的待补偿关节扭矩；
[0027]根据所述待补偿关节扭矩对所述关节控制指令进行控制补偿，得到对应的目标控制指令；
[0028]按照所述目标控制指令控制所述目标机器人关节进行运动。
[0029]第四方面，本申请提供一种机器人运动控制装置，所述控制装置包括：
[0030]关节数据获取模块，用于获取作业机器人的目标机器人关节当前的关节控制指
令、实际扭矩负载及实际关节角度；
[0031]关节刚度计算模块，用于根据预存的所述目标机器人关节在制动状态下的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系，计算与所述实际扭矩负载匹配的目标刚度参数值，其中所述目标机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系通过采用前述实施方式所述的关节刚度检测方法对所述目标机器人关节进行检测得到；
[0032]补偿扭矩计算模块，用于根据所述实际关节角度、所述目标刚度参数值及所述关节控制指令包括的期望关节角度，计算所述目标机器人关节按照所述关节控制指令运行时的待补偿关节扭矩；
[0033]关节指令补偿模块，用于根据所述待补偿关节扭矩对所述关节控制指令进行控制补偿，得到对应的目标控制指令；
[0034]关节运动控制模块，用于按照所述目标控制指令控制所述目标机器人关节进行运动。
[0035]第五方面，本申请提供一种机器人控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，实现前述实施方式所述的机器人运动控制方法。
[0036]第六方面，本申请提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种关节刚度检测系统，其特征在于，所述检测系统包括承载底座、负载施加单元、扭转角采集单元、数据处理单元及第一联轴器；所述负载施加单元固定安装在所述承载底座上，待检测机器人关节可拆卸地安装在所述承载底座上，其中所述负载施加单元通过所述第一联轴器与所述待检测机器人关节固定连接，用于在处于制动状态的所述待检测机器人关节上施加外部扭矩负载；所述扭转角采集单元用于采集处于制动状态的所述待检测机器人关节在所述外部扭矩负载作用下产生的扭转角度；所述数据处理单元与所述负载施加单元和所述扭转角采集单元分别通信连接，用于获取处于制动状态的所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的扭转角度数据进行数据拟合，得到所述待检测机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系。2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述负载施加单元包括扭矩传感器、第二联轴器及负载输出组件，其中所述第二联轴器与所述第一联轴器各自的旋转轴相互重合；所述扭矩传感器通过所述第二联轴器与所述负载输出组件固定连接，用于检测所述负载输出组件产生的扭矩负载；所述扭矩传感器通过所述第一联轴器与所述待检测机器人关节的电机转轴固定连接，用于将所述负载输出组件产生的扭矩负载传递到所述待检测机器人关节上。3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述负载输出组件包括伺服电机及减速机；所述伺服电机的电机转轴经所述减速机与连接所述扭矩传感器的所述第二联轴器固定连接，其中所述减速机用于调节所述伺服电机输出的扭矩负载大小。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括供电单元；所述供电单元与所述负载施加单元、所述扭转角采集单元及所述数据处理单元分别电性连接，用于向所述负载施加单元、所述扭转角采集单元及所述数据处理单元分别提供电能。5.一种关节刚度检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于权利要求1
‑
4中任意一项所述的关节刚度检测系统，所述检测方法包括：控制负载施加单元在处于制动状态的待检测机器人关节上施加不同数值的外部扭矩负载，并控制扭转角采集单元采集所述待检测机器人关节在对应外部扭矩负载作用下产生的扭转角度；调用数据处理单元根据所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下产生的扭转角度数据，计算所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的刚度参数值；调用所述数据处理单元对所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的刚度参数值进行数据拟合，得到所述待检测机器人关节在制动状态下的刚度参数与外部扭矩负载之间的特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张毛飞，姚庭，
申请(专利权)人：法奥意威苏州机器人系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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