一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法技术

本发明专利技术属于机器人安全保护以及自动化控制领域，具体说是一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法。包括以下步骤：构建协作机器人运动学模型；通过牛顿下山法对协作机器人进行逆运动学行程约束优化；基于协作机器人动力学模型和机器人广义动量构建外力矩阵观测器模型；对外力矩阵观测器模型进行优化，并基于优化后的外力矩阵观测器模型判断协作机器人是否发生碰撞。本发明专利技术对动量观测器进行了补偿设计，提高了基于动量观测器碰撞检测方法的碰撞检测速度。碰撞检测速度。碰撞检测速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法


[0001]本专利技术属于机器人安全保护以及自动化控制领域，具体说是一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法。

技术介绍

[0002]在传统的工业机器人工作过程中，为了保证机器人的安全运行和工作人员的人身安全，通常的做法是使用“物理屏障”的方式将机器人隔离开或者将工作人员的活动空间和机器人的工作空间互相隔离，直接避免工作人员和机器人产生接触。但是，随着智能制造的发展，机器人的精度和任务复杂度需求越来越高，传统机器人无法单独完成的，机器人必须和工作人员一起协作才能更好的完成工作任务。当工作人员和机器人在一个共享工作空间进行协同工作时，必须要保证工作人员的安全，所以必须考虑人机交互时的碰撞检测问题。大部分协作机器人都是利用安装外围皮肤、电位和压力传感器来检测外部碰撞，这样虽然可以有效地检测到外部碰撞，但是传感器的安装增加了机器人的结构复杂度和成本，在很多机器人产品或者工作环境当中并不适用。对于该问题，业内现在主要方法是通过碰撞检测算法来实现在不需要外部安装传感器条件下的机器人的碰撞检测，针对于常用的动量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：构建协作机器人运动学模型；通过广义逆和牛顿下山法对协作机器人进行逆运动问题进行迭代求解得到机器人的目标关节值；基于协作机器人动力学模型和目标关节值构建外力矩阵观测器模型；对外力矩阵观测器模型进行优化，并基于优化后的外力矩阵观测器模型判断协作机器人是否发生碰撞。2.根据权利要求1所述的一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述通过广义逆和牛顿下山法对协作机器人进行逆运动问题进行迭代求解得到机器人的目标关节值，具体为：其中，J为雅克比矩阵，θ为协作机器人关节角度，λ为牛顿下山法迭代因子，f为表示逆运动学的非线性方程。3.根据权利要求1所述的一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述外力矩阵观测器模型为：其中，为动量p的估计值，τ
m
为关节驱动力矩，r为观测值，为机器人哥氏矩阵，θ为协作机器人关节角度，为协作机器人关节角速度，g(θ)为关节重力矩阵，K1、K2均为观测器增益矩阵。4.根据权利要求1所述的一种基于动量观测器的协作机器人碰撞检测方法，其特征在于，优化后的外力矩阵观测器模型r(t)为：其中，K1、K2、K3、K
t
均为观测器增益矩阵，K3为PD控制系数，K
t
为测速反馈控制系数，r为观测值，τ
m
为关节驱动力矩，为机器人哥氏矩阵，θ为协作机器人关节角度，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彬，吴成东，吴兴茂，孙若怀，
申请(专利权)人：赵彬，
类型：发明
国别省市：