机器人装置制造方法及图纸

本文描述的某些示例提供了一种控制机器人装置的方法，该机器人装置包括主体、通过一个或多个关节联接到主体的末端执行器、以及驱动一个或多个关节以控制机器人装置的状态的推进系统。示例方法包括对机器人装置应用阻抗控制；确定末端执行器的参考轨迹；检测机器人装置上的导致偏离参考轨迹的施加的外力和/或扭矩；计算要施加到一个或多个关节中的一个或多个关节的调整，以补偿检测到的施加的外力和/或扭矩；以及使用所计算的调整来控制一个或多个关节，以致动末端执行器并恢复末端执行器的参考轨迹。器的参考轨迹。器的参考轨迹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人装置


[0001]本专利技术涉及一种控制机器人装置的方法、配置为执行该方法的控制器以及包括该控制器的机器人装置。

技术介绍

[0002]阻抗控制是控制机器人装置的已知方法。例如，阻抗控制可以用于控制机器人装置，该机器人装置包括具有末端执行器的机械臂，该末端执行器配置为执行某些任务，例如抓取、提升和操纵物体，或者例如在板上书写或擦拭表面。在这种情况下，阻抗控制允许基于施加在末端执行器上的力与末端执行器的位置之间的关系来控制末端执行器。通过阻抗控制，力输出与运动输入的比率实际上可以通过将机械臂建模为质量
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弹簧
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阻尼器系统来控制。在人类环境中执行此类任务时，阻抗控制可能特别有用。具体而言，例如，阻抗控制在希望由人与机械臂交互产生的力与机械臂应当移动多快有关的情况下可能是有用的。然而，阻抗控制也可以应用于在非人类环境的其他环境中控制机器人，例如，在避免机器人装置损坏环境中存在的物体很重要的情况下，例如在工厂设置中。
[0003]在与环境的某些交互过程中，未知负载可能会作用在机器人装置上。例如，如上所述，机械臂可以通过使用适当的末端执行器承担起提升物体的任务。在某些情况下，被提升物体的质量可能是未知的，因此作用在末端执行器上的负载可能是未知的。在典型的阻抗控制方案中，这种未知负载可能会导致末端执行器的期望位置出现误差，而未知负载会改变用作质量
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弹簧
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阻尼器系统的末端执行器的平衡位置。这在本文中也可以称为导致末端执行器偏离其“参考轨迹”的负载。这可能是不希望的，尤其是在需要对末端执行器的位置进行密切控制的情况下，例如执行特定任务时。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种控制机器人装置的方法，该机器人装置包括主体、通过一个或多个关节联接到主体的末端执行器、以及驱动一个或多个关节以控制机器人装置的状态的推进系统，该方法包括：对机器人装置应用阻抗控制；确定末端执行器的参考轨迹；检测机器人装置上导致偏离参考轨迹的施加的外力和/或扭矩；计算要施加到一个或多个关节中的一个或多个的调整，以补偿检测到的施加的外力和/或扭矩；以及使用所计算的调整来控制一个或多个关节，以致动末端执行器并恢复末端执行器的参考轨迹。
[0005]根据本专利技术的示例方法可以用于施加外力和/或扭矩的效果，同时通过使用阻抗控制方案继续控制末端执行器。例如，可以在不影响机器人装置的阻抗控制行为的情况下补偿外力和/或扭矩。例如，机器人装置的运动的感知刚度可以保持不变，而由外力和/或扭矩导致的末端执行器的位置相对于参考轨迹的静态误差被“校正”。本专利技术的其他优点将从本公开的其余部分变得明显。
[0006]该方法可以进一步包括估计由施加的外力和/或扭矩引起的施加到一个或多个关节的关节力和/或扭矩。因此，可以估计外力和/或扭矩对机器人装置的相对于一个或多个
关节的影响，从而可以计算补偿该影响的适当调整。
[0007]调整可以是施加到一个或多个关节的关节力和/或扭矩。例如，可以施加关节扭矩来提供调整。在一些示例中，该调整可以作为施加到关节的“预加载”扭矩和/或力，允许在通过应用阻抗控制继续控制末端执行器的同时补偿施加的外力和/或扭矩。
[0008]检测到的施加的外力和/或扭矩可能是由于作用在末端执行器上的外力造成的。因此，在一些示例中，该方法可以补偿施加在末端执行器处的外力的影响。
[0009]计算要施加到一个或多个关节以补偿施加的外力和/或扭矩的调整可以包括确定沿着轴线作用在末端执行器上的施加的外力和/或扭矩的一个或多个分量，并且将调整确定为要施加到一个或多个关节以补偿沿着轴线的外力和/或扭矩的一个或多个分量的关节扭矩和/或力。例如，该轴线可以基本上是垂直轴线。在一些示例中，这可以允许调整来补偿沿着特定轴线作用的外力和/或扭矩的影响，同时滤除不沿着特定轴线作用的外力和/或扭矩的分量。例如，在轴线基本上是垂直轴线的情况下，可以补偿作用在末端执行器上的负载的重量，同时滤除不是由于负载的重量引起的其他影响。
[0010]计算要施加的调整可以包括确定作用在末端执行器上的施加的外力和/或扭矩在向量子空间中的投影，并将调整确定为要施加到一个或多个关节的关节扭矩和/或力，以补偿外力在向量子空间中的投影。这可以允许补偿外力和/或扭矩在任何特定子空间中的分量，而不补偿外力和/或扭矩的其他分量。
[0011]施加的外力和/或扭矩可能是由于末端执行器承载的负载的重量。因此，该调整可以补偿由末端执行器承载的重量引起的对参考轨迹的偏离。
[0012]参考轨迹可以定义机器人装置将负载放置在表面上的轨迹，并且该方法可以包括当负载放置在表面上并且作用在末端执行器上的负载的重量减小时，细化调整以保持参考轨迹。这可以允许负载从末端执行器平滑地传递到表面。
[0013]估计关节力和/或扭矩可以包括使用来自机器人装置的一个或多个本体感受传感器的数据。因此，在某些示例中，不需要能够确定作用在机器人装置上的外力和/或扭矩的附加传感器。
[0014]估计关节力和/或扭矩可以包括使用动量观测器方法。动量观测器方法的使用可以允许在不使用测量的关节加速度的情况下估计施加的外部关节力和/或扭矩，例如如果使用直接估计方法则在估计中使用测量的关节加速度。
[0015]该方法可以包括确定计算的调整用于控制一个或多个关节的速率，并且使用计算的调整来控制一个或多个关节以恢复末端执行器的参考轨迹可以包括以所确定的速率调整阻抗控制。这可以允许提供延迟，该延迟允许在补偿外力和/或扭矩的同时更有效地保持由阻抗控制法则提供的弹性效果。
[0016]确定计算的调整用于控制一个或多个关节的速率可以包括对与检测到的施加的外力和/或扭矩相关的信号应用低通滤波器。低通滤波器可以提供用于处理信号的便利手段，以提供上述延迟，并且还可以滤除检测到的施加的外力和/或扭矩中的噪声，使得该噪声不会被调整所补偿。
[0017]该方法还可以包括确定施加到一个或多个关节的重力补偿扭矩，以补偿由于机器人装置的重量而作用在机器人装置上的扭矩；以及使用确定的重力补偿扭矩来调整阻抗控制，以控制一个或多个关节来补偿由于机器人装置的重量而作用在机器人装置上的扭矩。
因此，除了外力和/或扭矩之外，本文的示例方法可以补偿机器人装置的重量的影响。
[0018]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于控制机器人装置的控制器，该机器人装置包括主体、通过一个或多个关节联接到主体的末端执行器、以及驱动一个或多个关节以控制机器人装置的状态的推进系统，该控制器配置为执行根据本专利技术第一方面的方法。
[0019]根据本专利技术的第三方面，提供了一组机器可读指令，当由机器人装置的控制器执行时，这些指令使根据本专利技术第一方面的方法被执行。
[0020]根据本专利技术的第四方面，提供了一种机器可读介质，包括根据本专利技术第三方面的一组机器可读指令。
[0021]根据本专利技术的第五方面，提供了一种机器人装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制机器人装置的方法，所述机器人装置包括主体、通过一个或多个关节联接到所述主体的末端执行器、以及驱动所述一个或多个关节以控制机器人装置的状态的推进系统，所述方法包括：对机器人装置施加阻抗控制；确定末端执行器的参考轨迹；检测机器人装置上的导致偏离参考轨迹的施加的外力和/或扭矩；计算要施加到所述一个或多个关节中的一个或多个的调整，以补偿检测到的施加的外力和/或扭矩；和使用计算的调整来控制所述一个或多个关节，以致动末端执行器并恢复末端执行器的参考轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，还包括估计由施加的外力和/或扭矩引起的施加到所述一个或多个关节的关节力和/或扭矩。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述调整是要施加到所述一个或多个关节的关节力和/或扭矩。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述检测到的施加外力和/或扭矩是由于作用在所述末端执行器上的外力引起的。5.根据权利要求4所述的方法，其中，计算要施加到所述一个或多个关节以补偿施加的外力和/或扭矩的调整包括确定作用在末端执行器上的施加的外力和/或扭矩沿着一轴线的一个或多个分量，以及将调整确定为要施加到所述一个或多个关节以补偿外力和/或扭矩沿着该轴线的一个或多个分量的关节扭矩和/或力。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述轴线是基本上垂直的轴线。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，施加的外力和/或扭矩是由于所述末端执行器承载的负载的重量引起的。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述参考轨迹限定了机器人装置将负载放置在表面上的轨迹，并且其中，所述方法包括当将负载放置在表面上并且作用在末端执行器上的负载的重量减少时，细化该调整以保持参考轨迹。9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，估计关节力和/或扭矩包括使用来自机器人装置的一个或多个本体感受传感器的数据。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：E法尼奥利，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：