机械结构自主检测方法、系统、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种机械结构自主检测方法、系统、设备和存储介质。通过本发明专利技术提供的技术方案，使得机械结构在上电启动后的自检过程中，能够对自身的动力学参数进行获取、识别以及与出厂预设参数之间对比，从而获得机械结构在长期使用过程中的动力学参数漂移情况。本发明专利技术提供的技术方案能够有效避免机械结构在长期使用过程中发生的结构变化而导致的控制精度降低的风险，使得在机械结构正式使用前的预先矫正得以实现，特别适用于对机械结构控制精度要求较高的应用领域，保障了机械结构的控制精度和运行安全，具有可推广价值。具有可推广价值。具有可推广价值。

【技术实现步骤摘要】
机械结构自主检测方法、系统、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及机械结构自检
，特别涉及一种机械结构自主检测方法、系统、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]出于运行安全的考虑，通常在机械设备上电启动阶段中，会预先对包含可活动部的机械结构进行自检，以保障在实际运行过程中对于机械结构的控制能够精细且准确。
[0003]现有技术中，对于机械结构的自检通常包括静态自检和动态自检。其中，静态自检指的是在机械结构上电后通过软件设计好的检测机制，对各部件的状态进行检测，例如可以包括驱动器的网络链接状态等。在网络连接状态出现异常的情况下会通过安全报错等手段发出警示信息，并示意机械机构无法执行后续运行动作，直至警示信息被清除后才可以恢复正常控制。而动态自检指的是通过机器结构中各个可活动部件的运动来实现自检，只有当各个可活动部件在运动过程中出现故障情况才出发的相应的警示信息：例如在某个可活动部件(例如机械臂关节轴等)运动过程中，如果位于减速机两端的编码器数据不是预期设计的减速比关系，则会进行安全报错并控制机械结构立即停机停止运动，防止由于硬件故障等情况而导致的运行安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种机械结构自主检测方法、系统、设备和存储介质。具体地，本专利技术的第一方面提供了一种机械结构自主检测方法，其中机械结构包括若干可活动部件，该种自主检测方法包括如下步骤：
[0005]在机械结构处于启动阶段的情况下，根据预设算法制定机械结构的自主检测轨迹；
[0006]控制机械结构中的可活动部件根据自主检测轨迹进行运动；
[0007]在可活动部件的运动过程中，获取每个可活动部件的连接处对应的关节力矩参数以及关节位置参数；
[0008]根据关节力矩参数和关节位置参数，获取机械结构对应的动力学参数，并将动力学参数与机械结构的出厂预设值进行比较；
[0009]在动力学参数与出厂预设值的差值处于预设区间的情况下，通过控制器控制机械结构执行正常运行。
[0010]在上述第一方面的一种可能的实现中，该种机械结构自主检测方法还包括如下步骤：
[0011]判断可活动部件对应的减速机状态以及编码器状态是否存在异常；
[0012]在减速机状态以及编码器状态均处于正常状态，且动力学参数与出厂预设值的差值处于预设区间的情况下，通过控制器控制机械结构执行正常运行。
[0013]在上述第一方面的一种可能的实现中，在减速机状态以及编码器状态的任意一项
处于异常状态的情况下，判断机械结构处于异常状态并停止运行；以及
[0014]在动力学参数与出厂预设值的差值不属于预设区间的情况下，判断机械结构处于异常状态并停止运行。
[0015]在上述第一方面的一种可能的实现中，根据预设算法制定机械结构的自主检测轨迹包括如下步骤：
[0016]获取机械结构的所处环境信息；
[0017]获取机械结构的每个可活动部件的机械限位信息以及运动速度限制信息；
[0018]根据环境信息、机械限位信息以及运动速度限制信息，制定自主检测轨迹；
[0019]其中，在机械结构的每个可活动部件沿自主检测轨迹进行运动的过程中，不与环境发生碰撞，且每个可活动部件的运动均满足对应的机械限位和运动速度限制。
[0020]在上述第一方面的一种可能的实现中，自主检测轨迹根据下式进行确定：
[0021][0022]其中：ω
f
为基频，L为傅里叶级数谐波的级数，q
i0
为可活动部件的初始化位置，q
i
(t)为可活动部件的实时运动位置，以及为系统参数；
[0023]以及的选择满足如下约束条件：
[0024]q
min
≤q(p T
s
)≤q
max
[0025][0026][0027]其中，p＝0,1,2,
…
,T
f
/T
s
，T
f
为预先设定的运行时间，T
s
为采样时间，q
min
为可活动部件的最小机械限位，q
max
为可活动部件的最大机械限位，为可活动部件的最小运动速度，为可活动部件的最大运动速度，k(q)为正向运动学，S为机械结构保证不发生碰撞的工作空间。
[0028]在上述第一方面的一种可能的实现中，动力学参数包括每个可活动部件的惯性矩阵、科里奥力矩阵、重力矩阵以及摩擦力矩阵。
[0029]本专利技术的第二方面提供了一种机械结构自主检测系统，应用于前述第一方面提供的机械结构自主检测方法中，该种自主检测系统包括：
[0030]设计模块，用于在机械结构处于启动阶段的情况下，根据预设算法制定机械结构的自主检测轨迹；
[0031]控制模块，用于控制机械结构中的可活动部件根据自主检测轨迹进行运动；
[0032]采集模块，用于在可活动部件的运动过程中，获取每个可活动部件的连接处对应的关节力矩参数以及关节位置参数；
[0033]比对模块，用于根据关节力矩参数和关节位置参数，获取机械结构对应的动力学参数，并将动力学参数与机械结构的出厂预设值进行比较以生成比对结果；
[0034]控制模块还用于在比对结果为动力学参数与出厂预设值的差值处于预设区间的情况下，控制机械结构执行正常运行。
[0035]在上述第二方面的一种可能的实现中，该种机械结构自主检测系统还包括判断模块，用于判断可活动部件对应的减速机状态以及编码器状态是否存在异常以生成判断结果；
[0036]在判断结果为减速机状态以及编码器状态均处于正常状态，且比对结果为动力学参数与出厂预设值的差值处于预设区间的情况下，控制模块控制机械结构执行正常运行。
[0037]本专利技术的第三方面提供了一种机械结构自主检测设备，包括：
[0038]存储器，用于存储计算机程序；
[0039]处理器，用于执行计算机程序时实现前述第一方面提供的机械结构自主检测方法。
[0040]本专利技术的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述第一方面提供的机械结构自主检测方法。
[0041]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0042]通过本专利技术提供的技术方案，使得机械结构在上电启动后的自检过程中，能够对自身的动力学参数进行获取、识别以及与出厂预设参数之间对比，从而获得机械结构在长期使用过程中的动力学参数漂移情况。本专利技术提供的技术方案能够有效避免机械结构在长期使用过程中发生的结构变化而导致的控制精度降低的风险，使得在机械结构正式使用前的预先矫正得以实现，特别适用于对机械结构控制精度要求较高的应用领域，保障了机械结构的控制精度和运行安全，具有可推广价值。
附图说明
[0043]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械结构自主检测方法，所述机械结构包括若干可活动部件，其特征在于，包括如下步骤：在所述机械结构处于启动阶段的情况下，根据预设算法制定所述机械结构的自主检测轨迹；控制所述机械结构中的所述可活动部件根据所述自主检测轨迹进行运动；在所述可活动部件的运动过程中，获取每个所述可活动部件的连接处对应的关节力矩参数以及关节位置参数；根据所述关节力矩参数和所述关节位置参数，获取所述机械结构对应的动力学参数，并将所述动力学参数与所述机械结构的出厂预设值进行比较；在所述动力学参数与所述出厂预设值的差值处于预设区间的情况下，通过控制器控制所述机械结构执行正常运行。2.根据权利要求1所述的机械结构自主检测方法，其特征在于，所述机械结构自主检测方法还包括如下步骤：判断所述可活动部件对应的减速机状态以及编码器状态是否存在异常；在所述减速机状态以及所述编码器状态均处于正常状态，且所述动力学参数与所述出厂预设值的差值处于预设区间的情况下，通过控制器控制所述机械结构执行正常运行。3.根据权利要求2所述的机械结构自主检测方法，其特征在于，在所述减速机状态以及所述编码器状态的任意一项处于异常状态的情况下，判断所述机械结构处于异常状态并停止运行；以及在所述动力学参数与所述出厂预设值的差值不属于所述预设区间的情况下，判断所述机械结构处于异常状态并停止运行。4.根据权利要求1所述的机械结构自主检测方法，其特征在于，根据预设算法制定所述机械结构的自主检测轨迹包括如下步骤：获取所述机械结构的所处环境信息；获取所述机械结构的每个所述可活动部件的机械限位信息以及运动速度限制信息；根据所述环境信息、所述机械限位信息以及所述运动速度限制信息，制定所述自主检测轨迹；其中，在所述机械结构的每个所述可活动部件沿所述自主检测轨迹进行运动的过程中，不与所述环境发生碰撞，且每个所述可活动部件的运动均满足对应的机械限位和运动速度限制。5.根据权利要求1所述的机械结构自主检测方法，其特征在于，所述自主检测轨迹根据下式进行确定：其中：ω
f
为基频，L为傅里叶级数谐波的级数，q
i0
为所述可活动部件的初始化位置，q
i
(t)为所述可活动部件的实时运动位置，以及为系统参数；所述以及所述的选择满足如下约束条件：q
min
≤q(p T
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文尔，苏明轩，王少白，
申请(专利权)人：上海卓昕医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：