[发明专利]机器人碰撞检测系统和方法、存储介质、操作系统

说明书

本发明的公开了一种机器人碰撞检测系统和方法、存储介质、操作系统，其中，碰撞检测系统包含：运动指令模块，用于对机器人进行运动控制；动力学模块，根据机器人的特性，对机器人进行动力学建模和系统辨识，求解动力学方程；状态反馈模块，用于获取机器人各关节的位置数据、速度数据和力矩数据；碰撞预测模块，用于根据机器人动力学方程、机器人各关节的位置数据、速度数据和力矩数据，预测碰撞外力、力作用点及碰撞类型。本发明基于电流环反馈的碰撞检测可降低机器人结构的复杂度和成本，通过检测机器人工作时是否与用户发生碰撞，有效保障机器人与用户协同工作时用户的安全。

技术领域

本发明涉及工业机器人控制技术领域，具体涉及一种机器人碰撞检测系统和方法、存储介质、操作系统。

背景技术

目前，机器人需要与用户合作完成很多任务，用户会经常性地进入机器人的工作范围。在这类任务中，机器人需能检测是否与用户发生了碰撞，并采用合适的策略消除碰撞，以保障用户的安全。

经检索发现，公开号为CN103192413A的中国专利文献公开了一种无传感器的机器人碰撞检测保护装置及方法，可在无力传感器的情况下，检测机器人是否与用户发生碰撞。当碰撞发生时，控制器使机器人停止运动以消除碰撞，但该装置存在一些不足：无法区分碰撞的类型；碰撞能量释放不够迅速；无法适应负载的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人碰撞检测系统和方法、存储介质、操作系统，基于电流环反馈的碰撞检测可降低机器人结构的复杂度和成本，通过检测机器人工作时是否与用户发生碰撞，有效保障机器人与用户协同工作时用户的安全。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种机器人碰撞检测系统，适用于机器人，所述机器人包含若干个关节，每一关节位置设置一电机，其特点是，该碰撞检测系统包含：

运动指令模块，用于对机器人进行运动控制；

动力学模块，根据机器人的特性，对机器人进行动力学建模和系统辨识，求解动力学方程；

状态反馈模块，用于获取机器人各关节的位置数据、速度数据和力矩数据；

碰撞预测模块，用于根据机器人动力学方程、机器人各关节的位置数据、速度数据和力矩数据，预测碰撞外力、力作用点及碰撞类型。

上述方案中，进一步包含一碰撞消除模块，所述碰撞消除模块根据预测的碰撞外力、力作用点及碰撞类型，获得对应的策略，并调整机器人的运动模式，以消除碰撞力。

上述方案中，所述机器人为四轴工业机器人、六轴工业机器人及协作机器人中的一种。

上述方案中，所述运动指令模块包含：

模式设定单元，将机器人各轴设定为位置模式；

软限位单元，设定机器人各轴位置、速度和力矩阈值；

轨迹规划单元，根据机器人期望的始末点规划出机器人各关节的轨迹曲线。

上述方案中，所述动力学模块包含：

建模单元，根据机器人的特性，采用拉格朗日方法对机器人系统进行动力学模型建模，获得连杆动力学模型与关节摩擦力模型；

辨识单元，根据连杆动力学模型，采用CAD方法辨识连杆参数；根据关节摩擦力模型，采用轨迹激励方法辨识摩擦力特性参数；

计算单元，根据连杆参数和摩擦力特性参数，采用解析-符号法求解动力学方程。

上述方案中，所述状态反馈模块包含：

位置获取单元，根据电机尾部的绝对式编码器获得关节位置；

速度获取单元，将关节位置进行差分获取关节速度；