【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据加密领域，更具体地说，本专利技术涉及一种小型六关节机器人工具防碰撞保护方法。
技术介绍
1、随着工业机器人的广泛使用，其在协作空间的安全性要求越来越高，如何有效实现工业机器人的防碰撞检测成为工业机器人交互安全控制领域至关重要的问题。相对于需要额外增加成本的基于传感器的碰撞检测方法，无传感器的碰撞检测技术被深入研究。
2、目前无传感器的碰撞检测技术分为两种类型：一种是基于机器人动力学模型，通过机器人运行过程中采集关节角位置计算关节角速度、关节角加速度，得到理论力矩值或理论电流值作为基准，与实际测量的驱动器力矩或电流值进行对比，根据差值判断机器人是否发生碰撞，另一种是采集一个周期内时间序列对应的电流值或者力矩值作为基准，与后续工作时的同一时刻实际测量电流进行对比判断是否碰撞。
3、基于机器人动力学模型计算基准值的碰撞检测方法，其存在的问题是：计算复杂，需要配置高性能控制器，大大增加了系统成本，并且使用时因机器人各个关节的理论力矩存在不同的延迟时间，不精确的延迟处理会造成误报警。
4、采集周期电流序列作为基准值的方法，因采集到的电流包括驱动电流、克服重力的电流、克服关节摩擦的电流，对于各轴重量区别很大的六关节机器人来说，判断碰撞的电流动态阈值仍需要基于机器人动力学模型进行计算，进而还是存在计算复杂的问题，且机器人在实际运动过程中的时延偏差会使得时间序列很难准确对应，导致检测过于敏感，发生经常误报警停机。
技术实现思路
1、(一)解决的
2、针对现有防碰撞保护方法均需要基于机器人动力学模型进行解算，存在计算复杂、占用系统资源大的问题，提出一种适用于小型六关节机器人的仅基于4、5、6关节力矩检测的工具防碰撞保护方法，其优点是在满足不同灵敏度的工具碰撞检测功能同时几乎不占用系统计算资源，简单易实现，大大降低系统成本。
3、(二)技术方案
4、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，通过碰撞检测灵敏度，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
5、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括以下步骤在无碰撞情况下机器人安装工具，正常运行设定的程序若干个周期，采集每个周期4、5、 6关节驱动器输出力矩的最小值和最大值；计算力矩最小值平均值和最大值平均值作为程序运行时碰撞检测基础参数；设置碰撞检测灵敏度；在后续运行程序时开启碰撞检测，通过逻辑运算判断机器人带工具的前端部分是否发生碰撞，如果发生碰撞，则机器人将各轴都切换到力矩模式，停止运动。本专利技术在满足不同灵敏度的工具碰撞检测功能同时几乎不占用系统计算资源，简单易实现，大大降低系统成本。
6、优选地，所述一种小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，包括以下步骤：
7、s01：在无碰撞情况下机器人安装工具，正常运行设定的程序p个周期(p ≥5)，采集4、5、6关节驱动器输出力矩，获得每个周期4、5、6关节驱动器输出力矩的最小值和最大值；
8、s02：计算p个周期4、5、6关节驱动器输出力矩最小值平均值和最大值平均值，得到[a1，a2，a3，a4，a5，a6]作为程序运行时碰撞检测基础参数。其中：a1，a2为p个周期第4关节输出力矩最小值平均值和最大值平均值； a3，a4为p个周期第5关节输出力矩最小值平均值和最大值平均值；a5，a6 为p个周期第6关节输出力矩最小值平均值和最大值平均值；
9、s03：设置碰撞检测灵敏度k(k≥1)；
10、s04：在机器人后续运行程序时开启碰撞检测，每个周期内分别实时采集 4、5、6关节驱动器输出力矩τ1、τ2、τ3，然后进行逻辑运算，运算公式为：
11、c＝(ka1≤τ1≤ka2)&(ka3≤τ2≤ka4)&(ka5≤τ3≤ka6)
12、如果c＝0，则判定该机器人带工具的前端部分发生碰撞，机器人将各轴都切换到力矩模式，停止运动；
13、优选地，所述对机器人控制系统中的多个不同程序，通过s01步骤和s02 步骤获取和计算碰撞检测基础参数，保存为对应的碰撞检测参数。
14、优选地，所述s03步骤的设置碰撞检测灵敏度k，包括：示教器手动模式下在程序首行指令前增加“碰撞检测灵敏度k设置”指令，或者示教器自动模式下在程序运行前点击按键进行设置。
15、优选地，所述s04步骤的开启碰撞检测包括：示教器手动模式下在程序首行指令前、“碰撞检测灵敏度k设置”指令后增加“启动碰撞检测”指令，或者示教器自动模式下在程序运行前、设置完碰撞检测灵敏度k后点击“启动碰撞检测”按键。
16、优选地，所述配置行走路线采集的传感器，所述路线采集传感器设置在基体上，当路线采集传感器在进行路线采集时，检测到行走的路线有障碍物存在时，对障碍物进行规避，并重新规划线路，根据重新规划的路线继续执行运动。
17、优选地，所述在机器人关节处安装一个小型的超声波感测器，根据超声波感测器发出的超声波信号，当超声波遇到物体后会反射回超声波，依据超声波变化监测到障碍物时决定障碍物的相对移动方向，计算从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，能得出机器人与障碍物之间的距离，依据相对移动方向产生控制数据，依据控制数据控制机器人转动以使机械肢体移动来躲避障碍物。
18、优选地，所述通过采用机器人内部传感器检测法，采集机器人各个关节的力矩，采集位置编码器反馈的位置信息，根据机械手的动量与外力矩之间的解耦行获取机器人的碰撞力，实时提取机器人的关节驱动力矩，各个关节的位置、速度参数，采用交流伺服电机驱动机械手的各个关节，能够从交流伺服电机中读取出各个关节的反馈累积脉冲、瞬时输出转矩及伺服电机的转速，对所读取出的参数进行适当换算便可分别得到某一瞬时机械手各关节的位置，关节驱动力矩和关节转速，此过程只需从伺服驱动器中读取适当参数而无需外加传感器，也无需计算加速度，并能准确跟踪碰撞力的变化，能实时地机械手对人造成伤害之前检测出碰撞，并准确地检测出发生碰撞的杆，为提高机械手作业时的安全性，根据机械手广义动量与外力矩之间具有解耦性，来间接获取关节外力矩，与所选取的适当的碰撞力阀值进行对比，可判断机械手是否发生碰撞，该碰撞检测算法仅需读取关节电机的电流及编码器的位置信息就可以检测出碰撞。
19、(三)有益效果
20、本专利技术提供了一种小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，具备以下有益效果：
21、本专利技术提供的技术方案为了在不占用系统计算资源的前提下实现对工具的防碰撞保护，利用了小型六关节机器人的4、5、6轴重量较轻、驱动器主要用于改变工具姿态的特点，采集到的4、5、6关节驱动器输出力矩可忽略动力学模型中的速度项、加速度项和重力项，仅考虑机器人动力学模型中的摩擦力项，进而无需进行复杂的动力学建模计算，直接将采集的驱动器输出力矩与无碰撞正常运行时采集的力矩最小、最大基准值进行比较，即可检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，还包括对机器人控制系统中的多个不同程序，通过S01步骤和S02步骤获取和计算碰撞检测基础参数，保存为对应的碰撞检测参数。
3.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述S03步骤的设置碰撞检测灵敏度k，包括：示教器手动模式下在程序首行指令前增加“碰撞检测灵敏度k设置”指令，或者示教器自动模式下在程序运行前点击按键进行设置。
4.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述S04步骤的开启碰撞检测包括：示教器手动模式下在程序首行指令前、“碰撞检测灵敏度k设置”指令后增加“启动碰撞检测”指令，或者示教器自动模式下在程序运行前、设置完碰撞检测灵敏度k后点击“启动碰撞检测”按键。
5.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述配置行走路线采集的传感器，所述路线采集传感器设置在基体上，当路线采集传感器在进行路线采集
6.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述在机器人关节处安装一个小型的超声波感测器，根据超声波感测器发出的超声波信号，当超声波遇到物体后会反射回超声波，依据超声波变化监测到障碍物时决定障碍物的相对移动方向，计算从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，能得出机器人与障碍物之间的距离，依据相对移动方向产生控制数据，依据控制数据控制机器人转动以使机械肢体移动来躲避障碍物。
7.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述通过采用机器人内部传感器检测法，采集机器人各个关节的力矩，采集位置编码器反馈的位置信息，根据机械手的动量与外力矩之间的解耦行获取机器人的碰撞力，实时提取机器人的关节驱动力矩，各个关节的位置、速度参数，采用交流伺服电机驱动机械手的各个关节，能够从交流伺服电机中读取出各个关节的反馈累积脉冲、瞬时输出转矩及伺服电机的转速，对所读取出的参数进行适当换算便可分别得到某一瞬时机械手各关节的位置，关节驱动力矩和关节转速，此过程只需从伺服驱动器中读取适当参数而无需外加传感器，也无需计算加速度，并能准确跟踪碰撞力的变化，能实时地机械手对人造成伤害之前检测出碰撞，并准确地检测出发生碰撞的杆，为提高机械手作业时的安全性，根据机械手广义动量与外力矩之间具有解耦性，来间接获取关节外力矩，与所选取的适当的碰撞力阀值进行对比，可判断机械手是否发生碰撞，该碰撞检测算法仅需读取关节电机的电流及编码器的位置信息就可以检测出碰撞。
...【技术特征摘要】
1.一种小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，还包括对机器人控制系统中的多个不同程序，通过s01步骤和s02步骤获取和计算碰撞检测基础参数，保存为对应的碰撞检测参数。
3.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述s03步骤的设置碰撞检测灵敏度k，包括：示教器手动模式下在程序首行指令前增加“碰撞检测灵敏度k设置”指令，或者示教器自动模式下在程序运行前点击按键进行设置。
4.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述s04步骤的开启碰撞检测包括：示教器手动模式下在程序首行指令前、“碰撞检测灵敏度k设置”指令后增加“启动碰撞检测”指令，或者示教器自动模式下在程序运行前、设置完碰撞检测灵敏度k后点击“启动碰撞检测”按键。
5.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述配置行走路线采集的传感器，所述路线采集传感器设置在基体上，当路线采集传感器在进行路线采集时，检测到行走的路线有障碍物存在时，对障碍物进行规避，并重新规划线路，根据重新规划的路线继续执行运动。
6.根据权利要求1所述的小型六关节机器人工具防碰撞保护方法，其特征在于，所述在机器人关节处安装一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建文，杜列波，鲁琴，
申请(专利权)人：东莞市尔必地机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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