【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂碰撞检测技术，具体涉及一种基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法。
技术介绍
1、伴随着智能化时代的到来，机械臂的运用在各个领域稳步提升，它不仅具有在完全密闭的工业环境中进行工作的场景，在人机协作场景工作的需求也在不断提高。由于机械臂自身系统的复杂性和工作环境的不确定性，发生碰撞的场景比比皆是，因此准确及时的检测机械臂与外部环境碰撞情况、保证人机的安全至关重要。
2、目前碰撞检测的方法主要有两种：一是基于外部传感器的碰撞检测方法，将视觉传感器、力矩传感器结合在机械臂的设计过程中，通过传感器采集的环境信息，判断是否发生碰撞。对于多自由度的机械臂而言，需要多个传感器才能够精确感知外部环境，由此导致机械臂生产设计成本急剧提高，不利于市场的普及运用，而且传感器的引入会导致机械臂结构更加复杂、机械臂刚性降低等问题，对机械臂的运动控制带来了新的挑战。另一种是不基于外部传感器的碰撞检测方法，通过机械臂运动控制过程中的控制量、状态量和机械臂模型，能够准确估计机械臂的外力矩。然而不基于外部传感器的碰撞检测方法，容易出现碰撞估计不及时、误检测等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于内反馈超螺旋算法(if-sta)的外力矩观测方法，解决外力矩估计的不及时问题；设计一种时变碰撞阈值，减少碰撞检测产生的误检测现象。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于内反馈超螺旋算法外力矩观测的碰撞检测方法，基于设计的外力矩观测器和最小二乘
3、步骤1、构建多关节工业机械臂动力学模型。
4、步骤2、多关节工业机械臂各个关节正常运动，结合多关节工业机械臂动力学模型获取关节控制量τu、关节位置q、关节速度
5、步骤3、根据多关节工业机械臂动力学模型、关节控制量τu、关节位置q、关节速度基于改进的内反馈超螺旋算法设计外力矩观测器估计外力矩。
6、步骤4、运用lyapunov稳定性定理，对所设计的外力矩观测器进行稳定性证明。
7、步骤5、构建时变阈值模型，在无碰撞场景下将外力矩观测器的观测结果作为输入，通过最小二乘法建立时变阈值上下界，用于检测是否发生碰撞。
8、本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
9、(1)本专利技术引入内反馈改进超螺旋算法，通过内反馈产生的阻尼抑制超调，提高收敛速度。基于改进的超螺旋算法，依据超螺旋算法本身的收敛特性，能够在有限时间内对外力矩进行准确估计。
10、(2)本专利技术针对固定阈值出现的误检测现象，基于机械臂状态信息，设计时变阈值用于检测是否发生碰撞，时变阈值的设计考虑模型不确定性和机械臂摩擦两个方面的影响，在无碰撞场景下将外力矩观测器的观测结果作为输入，采用最小二乘法辨识时变阈值模型系数，能够准确的判断是否发生碰撞。
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1.一种基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步骤1中，构建多关节工业机械臂动力学模型，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步骤2中多关节工业机械臂各个关节正常运动，结合多关节工业机械臂动力学模型获取关节控制量τu、关节位置q、关节速度具体如下：
4.根据权利要求3所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步骤3中根据多关节工业机械臂动力学模型、关节控制量τu、关节位置q、关节速度基于改进的内反馈超螺旋算法设计外力矩观测器估计外力矩，具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步骤4中，运用Lyapunov稳定性定理，对所设计的外力矩观测器进行稳定性证明：
6.根据权利要求5所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于，步骤5中，构建时变阈值模
...【技术特征摘要】
1.一种基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步骤1中，构建多关节工业机械臂动力学模型，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步骤2中多关节工业机械臂各个关节正常运动，结合多关节工业机械臂动力学模型获取关节控制量τu、关节位置q、关节速度具体如下：
4.根据权利要求3所述的基于内反馈超螺旋外力矩观测的机械臂碰撞检测方法，其特征在于：步...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡健，林家伟，曹萌萌，陈伟，姚建勇，邓文翔，赵孝礼，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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