[发明专利]一种基于空间力信息的工业机器人自由驱动示教方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其是一种基于空间力信息的工业机器人自由驱动示教方法。

背景技术

工业机器人是工作机器，其可以装备用于对对象进行自动处理和/或加工的工具，并可以对多个运动轴，例如就方向、位置和工作流程进行编程控制。

传统机器人的示教主要依赖于示教盒的操作实现，但该示教方式操作繁琐、示教效率低、且对操作者的技术水平要求较高。为了克服传统示教方式的缺陷，有人提出了一种基于力传感器的示教方法，该方法通过在机器人的每个关节处安装扭矩传感器，使机器人的各个关节根据扭矩传感器检测的扭矩大小进行运动，来达到自由驱动示教的目的。然而，这种基于力传感器的机器人示教驱动方法存在着以下缺陷或不足：

(1)需在机器人的每个关节各安装一个扭矩传感器，这样会导致总成本增加。

(2)示教的柔顺性效果不佳。该方法的柔顺效果是根据每个关节所在的轴的扭矩产生的，而每个关节所在的轴是独立运动的，因此如果该方法在机器人末端施加力时，会因各个关节所在的轴的不同步而产生不协调的效果(即机器人末端不能沿着力的方向运功或卡顿的效果)，柔顺性效果不佳。

综上所述，业内亟需一种成本低和柔顺性好的工业机器人自由驱动示教方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种成本低和柔顺性好的，基于空间力信息的工业机器人自由驱动示教方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于空间力信息的工业机器人自由驱动示教方法，包括：

S1、通过安装在机器人末端的六维力传感器采集外部受力信息；

S2、对采集的外部受力信息进行滤波和重力补偿处理，得到补偿处理后的外部受力信息；

S3、根据补偿处理后的外部受力信息和设定的阈值判断机器人末端是否受力；

S4、根据判断的结果采用人手拖动物体模拟模型对机器人平移的速度进行更新，然后控制机器人以更新后的速度进行运动。

进一步，所述六维力传感器采集的外部受力信息包括沿X、Y和Z轴方向的3个力Fx、Fy和Fz以及绕着X、Y和Z轴的3个扭矩Mx、My和Mz。

进一步，所述步骤S2，其包括：

S21、对采集的外部受力信息进行卡尔曼滤波处理，得到滤波处理后的外部受力信息；

S22、对滤波处理后的外部受力信息进行重力补偿处理，以消除夹具和六维力传感器对外部受力的影响。

进一步，所述步骤S3，其具体为：

将补偿处理后的外部受力信息与设定的阈值进行比较，若补偿处理后的外部受力大于设定的阈值，则表明此时机器人末端受到人施加的力；反之，则表明此时机器人末端并没有受到人施加的力，机器人保持停止状态。

进一步，所述步骤S4，其包括：

S41、根据判断的结果采用人手拖动物体模拟模型对机器人平移的速度进行更新；

S42、采用模糊PID控制算法控制机器人以更新后的速度进行运动。

进一步，所述步骤S41，其具体为：

若补偿处理后的外部受力大于设定的阈值，则采用人手拖动物体模拟模型对机器人平移的速度进行更新；反之，则结束自由驱动示教流程，所述人手拖动物体模拟模型为：