【CN110053043A】一种工业机器人碰撞检测方法、装置、电子设备及介质【专利】

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(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日

(21)申请号 201910163469.X

(22)申请日 2019.03.05

(71)申请人 华南理工大学地址 510640 广东省广州市天河区五山路381号

(72)发明人 张铁 洪景东 

(74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人 何淑珍 黄海波

(51)Int.Cl.B25J 9/16(2006.01)

(54)发明名称一种工业机器人碰撞检测方法、装置、电子设备及介质(57)摘要本发明公开了一种基于包络线的工业机器人碰撞检测方法、装置、设备及介质,所述方法包括步骤:S1、当机器人处于稳定运动状态时,得到各关节的力矩误差曲线L;S2、设置针对各力矩误差曲线L的类包络曲线;S3、实时更新每个离散时间点各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown,并计算每个离散时间点各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的差值;S4、当各关节上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的差值都大于所述碰撞检测阈值Lthr时,则判定机器人存在碰撞并执行步骤S5;S5、暂停机器人的运动,显示发生碰撞的关节并报警。本发明不需要额外的设备和复杂的算法,具有低成本和较高的实用性,可广泛适

用于工业机器人的生产工作过程中。

权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 110053043 A2019.07.26

CN 110053043

A1.一种基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,包括步骤:

S1、当机器人处于稳定运动状态时,比较各关节的实时计算力矩与实际力矩得到各关

节的力矩误差曲线L;

S2、设置针对各力矩误差曲线L的类包络曲线,所述类包络曲线位于各力矩误差曲线L

两侧,包括上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown,并满足Ldown(k)≤L(k)和Lup(k)≥L(k),其中,k

为时间点,L(k)为k时间点力矩误差曲线L对应的值,Lup(k)为k时间点上包络曲线对应的值,

Ldown(k)为k时间点下包络曲线对应的值;

S3、实时更新每个离散时间点各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown,并计算每个

离散时间点各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的差值;

S4、当各关节的各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的差值都小于等于设定的碰

撞检测阈值Lthr>0时,判定机器人没有碰撞发生,机器人保持预设的稳定运行状态并返回步

骤S1;当各关节上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的差值都大于所述碰撞检测阈值Lthr时,则

判定机器人存在碰撞并执行步骤S5;

S5、暂停机器人的运动,显示发生碰撞的关节并报警。

2.根据权利要求1所述的基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,所述的

步骤S1中具体包括:

当机器人处于稳定运动状态时,通过机器人的动力学模型,结合机器人的运动状态实

时计算机器人运动过程中各关节力矩得到计算力矩;将所述计算力矩与关节的实时实际力

矩进行比较,得到各关节的力矩误差曲线L。

3.根据权利要求1所述的基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,所述的

步骤S3中,每个离散时间点各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的的更新过程包括步

骤:

S31、计算类包络线的k时间点的均值线Lmid的值:

Lmid(k)=Lup(k)/2+Ldown(k)/2

其中,Lmid为类包络线的均值线,Lmid(k)为k时间点均值线Lmid对应的值;

S32、根据k时间点力矩误差曲线L对应的值L(k)与所述类包络线的k时间点的均值线

Lmid的值的大小关系计算k+1时间点上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown的值:

其中,α为预设的类包络线增大和减小的变化速率,其值大于所述力矩误差曲线L的平

均斜率;

S33、调整k+1时间点上包络曲线Lup和下包络曲线的值:

若Lup(k+1)

若Ldown(k+1)>L(k+1),则Ldown(k+1)=L(k+1)。

4.根据权利要求3所述的基于包络线的工业机器人碰撞检测方法,其特征在于,所述的

步骤S3中,计算每个离散时间点各关节的上包络曲线Lup和下包络曲线Ldown

的差值具体为:权 利 要 求 书1/2页

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