[发明专利]机器人的奇异防护方法和机器人系统

权利要求书

1.一种机器人的奇异防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建机器人的运动学模型；

规划所述机器人的运行轨迹；

根据所述运行轨迹控制所述机器人的关节运动；

根据所述运动学模型得到当前运动时刻所述机器人关节构型的雅克比矩阵；

根据所述雅克比矩阵判断下一运动时刻所述机器人关节构型的变化趋势；

根据所述变化趋势调整所述运行轨迹以控制所述机器人通过奇异临域。

2.根据权利要求1所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，其中，所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势包括趋向奇异构型和远离奇异构型。

3.根据权利要求2所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述根据所述变化趋势调整所述运行轨迹以控制所述述机器人通过奇异临域，具体包括以下步骤：

若所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势为趋向奇异构型，则通过调整所述机器人的最大速度约束条件以重新规划所述机器人的运行速度；

若所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势为远离奇异构型，则判断所述机器人的最大速度约束条件是否变化；

若是，则将所述机器人的最大速度约束条件调整为初始值以重新规划所述机器人的运行速度。

4.根据权利要求3所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述调整所述机器人的最大速度约束条件为：采用安全速度更新速度轮廓最大速度。

5.根据权利要求4所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述安全速度的获取方式为：

获取所述机器人实时反馈的各关节的最大速度和当前运动方向；

根据所述机器人实时反馈的各关节的最大速度和当前运动方向，以及所述雅克比矩阵得到所述机器人在当前运动方向上的安全速度。

6.根据权利要求5所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述根据所述雅克比矩阵判断下一运动时刻所述机器人关节构型的变化趋势，具体包括以下步骤：

计算所述雅克比矩阵行列式的数值；

根据所述雅克比矩阵行列式的数值来判断所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势。

7.根据权利要求6所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述根据所述雅克比矩阵行列式的数值来判断所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势，具体包括以下步骤：

采用公式w(q)＝|JJ^T|实时计算所述雅克比矩阵行列式的数值；

判断所述数值在下一时刻的变化，其中，所述数值在下一时刻的变化包括数值增大和数值减小；

根据所述数值在下一时刻的变化来判断所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势，其中，若所述数值在下一时刻的数值减小，则判断所述机器人关节构型在下一运动时刻趋向奇异构型，若所述数值在下一时刻的数值增大，则判断所述机器人关节构型在下一运动时刻远离奇异构型。

8.根据权利要求1-7任一项所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述运动学模型包括正运动学模型和逆运动学模型，其中，

所述正运动学模型用于根据所述机器人关节构型得到所述机器人末端的位姿；

所述逆运动学模型用于根据所述机器人末端的位姿得到所述机器人关节构型。

9.根据权利要求6所述的机器人的奇异防护方法，其特征在于，所述运行轨迹包括运行路径和运行速度，所述规划所述机器人的运行轨迹，具体包括以下步骤：

获取所述机器人的运行设置数据；

根据所述运行设置数据规划所述机器人的运行路径和运行速度。

10.一种机器人系统，包括机器人本体、控制设备和存储在所述控制设备上运行的控制程序，其特征在于，所述控制设备执行所述控制程序时，实现根据权利要求1-9中任一项所述的机器人的奇异防护方法，以控制所述机器人本体通过奇异临域。