[发明专利]机器人平衡检测方法、装置、设备及机器人

权利要求书

1.一种机器人平衡检测方法，其特征在于，包括：

建立表达所述机器人各相邻连杆之间及连杆自身的力、力矩、质量、惯量和加速度之间的关系的递归牛顿欧拉方程；其中，所述递归牛顿欧拉方程包括正向递推方程及反向递推方程；

所述递归牛顿欧拉方程的正向递推方程为：

其中，运动学参数包括角速度、角加速度和线加速度，ω_i、分别为连杆i相对于底座的角速度、角加速度和线加速度，θ_i为连杆i相对于连杆i-1的转角，为连杆i的角速度幅值，为连杆i的角加速度幅值，c_i为连杆i的质心相对于所述底座的位置，F_i为作用于连杆i的质心的合力，m_i为连杆i的质量，N_i为作用于连杆i的质心的合力矩，i为大于0的整数；

所述递归牛顿欧拉方程的反向递推方程为：

f_i-1,i＝f_i,i+1-f_i+F_i

n_i-1,i＝f_i,i+1×(l_i+h_i)+n_i,i+1-f_i×l_i-n_i+F_i×l_i+N_i

τ_i＝n_i-1,i

其中，f_i-1,i为连杆i-1作用在连杆i上的力，f_i,i+1为连杆i作用在连杆i+1上的力，f_i为连杆i自身重力以及摩擦力，n_i-1,i为连杆i-1作用在连杆i上的力矩，n_i,i+1为连杆i作用在连杆i+1上的力矩，n_i为连杆i自身产生的力矩，l_i为连杆i-1对连杆i的作用力的力臂，h_i为连杆i对连杆i+1的作用力的力臂，τ_i为连杆i的输入理论力矩；当i＝1时，f_0,1为所述机器人的底座需要对与所述底座连接的连杆提供的力，τ₁为所述机器人的底座需要对与所述底座连接的连杆提供的理论力；

根据所述递归牛顿欧拉方程的正向递推方程，从底座向与其依次连接的各连杆递归以确定所述机器人的各个连杆的运动学参数；

根据所述机器人的各个连杆的运动学参数和所述递归牛顿欧拉方程的反向递推方程，从末端连杆向与其依次连接的各连杆递归以确定所述机器人的各个连杆所需的力和理论力矩，从而确定所述机器人的底座需要对与所述底座连接的连杆提供的力和理论力矩；

根据所述底座对与所述底座连接的连杆的力、底座的重力以及所述底座的重心到所述底座连接的连杆的力臂，计算所述底座可提供的最大力矩；

根据所述理论力矩和所述最大力矩，判断所述机器人是否会失衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述底座对与所述底座连接的连杆的力、底座的重力以及所述底座的重心到所述底座连接的连杆的力臂，计算所述底座可提供的最大力矩，具体包括：

根据以下公式计算所述底座可提供的最大力矩：

τ_d＝(f_0,1+G)d₀

其中，τ_d为所述底座可提供的最大力矩，f_0,1为所述机器人的底座对与所述底座连接的连杆的力，G为所述底座的重力，d₀为所述底座的重心到所述底座连接的连杆的力臂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述理论力矩和最大力矩，判断所述机器人是否会失衡，具体包括：

比较所述理论力矩和所述最大力矩；

若所述最大力矩大于或者等于所述理论力矩，则确定所述机器人不会失衡；

若所述最大力矩小于所述理论力矩，则确定所述机器人会失衡。