【技术实现步骤摘要】
间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测方法、系统和装置
[0001]本专利技术涉及一种六轴机械臂，特别是涉及一种间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测方法、一种间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测系统、一种间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测装置、一种间接参数自适应的六轴机械臂的控制方法。
技术介绍
[0002]人机协作作为工业机械臂智能化发展的一个重要方向，它结合了人的灵巧性以及机械臂高速、高精度重复的优势，大大提高了工业机械臂的适应性和智能性。在人机协作过程中，机械臂与人在一个空间内协同作业，当机械臂与人发生碰撞时，不仅会影响工作效率，严重的情况下更会对操作者的生命安全带来严重后果。为保障人和机械臂的安全性，机械臂需要具备碰撞检测能力。
[0003]目前，为降低系统的复杂性和硬件成本，常采用基于动力学模型的碰撞检测方法。然而，随着六轴工业机械臂应用领域的扩展，六轴机械臂的末端负载可随时随任务的改变而发生变化。负载的变化会导致较大的模型误差，使得现有的基于固定动力学模型的碰撞检测方法出现漏报或误报的问题。因此，如何有效消除负载...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测方法，其用于判断六轴机械臂是否与其他物体发生碰撞，其特征在于，所述碰撞检测方法包括如下步骤：S1：获取具有未知负载的六轴机械臂的物理模型；S2：采集所述六轴机械臂的各个关节的运动数据，根据所述运动数据计算所述六轴机械臂的负载估计值；所述负载估计值的具体计算方法如下：S21：构建自适应函数；所述自适应函数τ
L
表达为：式中，为自适应回归矩阵，ε为模型预测误差；S22：计算自适应律矩阵；所述自适应律矩阵采用以下公式计算：式中，u为遗忘因子，ρ
m
为防止负载估计发散而设置的更新率上界，λ
max
为Γ
L
(t)的最大特征值；S23：构建基于广义动量的间接参数自适应律，将所述运动数据作为输入，在所述间接参数自适应律中计算出负载估计值；所述间接参数自适应律表达为：参数自适应律中计算出负载估计值；所述间接参数自适应律表达为：参数自适应律中计算出负载估计值；所述间接参数自适应律表达为：式中，为自适应律估计速率的上界，为饱和函数，为投影映射函数，和分别为闭集的内部和边界；为时的指向外侧的单位法向量；S3：获取外力观测器模型，将所述负载估计值、所述运动数据输入所述外力观测器模型中，得到外力估计值；S4：判断每个关节的所述外力估计值是否小于一个预设的外力阈值，若存在任意一个关节的外力估计值超出所述外力阈值，则视为发生了碰撞；否则视为未发生碰撞。2.根据权利要求1所述的间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测方法，其特征在于，在步骤S1中，所述六轴机械臂的物理模型表达为：式中，τ为关节驱动力矩，q、和分别表示关节角度、角速度和角加速度，M(q，β
m
，β
L
)为机械臂的惯性矩阵，为离心力与科氏力矩阵，G(q，β
m
，β
L
)为重力矩阵，为摩擦力，β
m
为机械臂本体的系统参数，β
L
为负载相关参数，β
f
为摩擦力相关参数，
τ
e
为碰撞力矩。3.根据权利要求1所述的间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测方法，其特征在于，在步骤S21中，所述自适应函数的构建方法如下：S211：定义广义动量为：对所述广义动量进行参数线性化，得到：式中，和分别表示通过广义动量求得的机械臂本体的系统参数集β
m
和负载参数集β
L
对应的回归矩阵；S212：对所述广义动量求导并参数线性化，得到：式中，和分别表示通过广义动量的导数求得的机械臂本体的系统参数集β
m
、负载参数集β
L
和摩擦力参数β
f
对应的回归矩阵；S213：令为β
L
的估计值并定义用于估计的模型预测误差，所述模型预测误差表达为：的估计值并定义用于估计的模型预测误差，所述模型预测误差表达为：式中，τ
f
、分别为τ、经滤波器后的输出值，分别为经滤波器后的输出值；S214：根据所述模型预测误差构建基于所述广义动量的自适应函数。4.根据权利要求1所述的间接参数自适应的六轴机械臂碰撞检测方法，其特征在于，在步骤S3中，所述外力观测器模型表达为：步骤S3中，所述外力观测器模型表达为：式中，为广义动量的负载估计值，r为外力矩的观测值，K1、K2和K3均为外力观测器的正定对角增益矩阵。5...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈珊，张恒，张新甫，鲍爽，董方方，韩江，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。