[发明专利]协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统

说明书

本申请提供了一种协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统、工业机器人以及计算机存储介质。该运动控制方法包括：根据运动控制任务，计算关节的关节理论运动状态；根据关节理论运动状态，计算关节伺服电机的理论力矩；根据理论力矩，计算关节伺服电机的电流限制范围；控制输出给关节伺服电机的驱动电流不超出电流限制范围。上述方法可以利用关节理论运动状态以及各个关节伺服电机的理论力矩直接对各个关节的驱动电流进行限制，有效控制各个关节对外的输出力矩大小，减少协作机械臂在发生碰撞时产生的伤害，有效保护协作机械臂和人。

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统、工业机器人以及计算机存储介质。

背景技术

协作机械臂是指被设计成可以在协作区域内与人直接进行交互的机器人，其具有快速部署、人机协作安全等传统工业所不具有的优势。安全作为协作机械臂的主要特征与优势，表现在当与人或者环境发生碰撞时，协作机械臂要能够快速识别碰撞的信号并采取策略避免造成进一步的碰撞伤害。

目前的协作机械臂在运动过程中与障碍物发生碰撞后，会输出更大的电流继续驱动协作机械臂，以使协作机械臂能越过障碍物按预定的轨迹继续运动；而在电流从正常运动的电流值逐渐增加的期间，协作机械臂持续对障碍物施加力，直至电流达到一个较大的电流阈值，甚至该电流阈值为该关节的额定电流，或者检测到碰撞信号后，才会对电流限制，在这个过程中协作机械臂会对障碍物造成较大的损害；尤其是当障碍物是人的时候，协作机械臂会给人造成较大的伤害；同时，对协作机械臂本身也会带来不小的损害。

发明内容

本申请提供了一种协作机械臂及其运动控制方法、碰撞检测方法、控制系统、工业机器人以及计算机存储介质，主要解决的技术问题是如何限制协作机械臂输出的驱动电流以及输出力矩，减小协作机械臂在发生碰撞时产生的伤害。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种协作机械臂的运动控制方法，包括：

根据所述运动控制任务，计算关节的关节理论运动状态；

根据所述关节理论运动状态，计算关节伺服电机的理论力矩；

根据所述理论力矩，计算所述关节伺服电机的电流限制范围；

控制输出给所述关节伺服电机的驱动电流不超出所述电流限制范围。

为解决上述技术问题，本申请提供了另一种协作机械臂的运动控制方法，所述运动控制方法应用于伺服控制器，包括：

根据所述运动控制任务，计算关节的关节理论运动状态；

根据所述关节理论运动状态，计算关节伺服电机的理论力矩；

将所述理论力矩发送给伺服驱动器；

其中，所述理论力矩用于供所述伺服驱动器计算关节伺服电机的电流限制范围，并控制输出给所述关节伺服电机的驱动电流不超出电流限制范围。

为解决上述技术问题，本申请提供了另一种协作机械臂的运动控制方法，所述运动控制方法应用于任意一个关节的伺服驱动器，包括：

接收关节伺服电机的理论力矩；

根据所述理论力矩，计算电流限制范围；

控制输出给关节伺服电机的驱动电流不超出所述电流限制范围。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种协作机械臂的运动控制系统，包括上位机、伺服控制器、多个关节的伺服驱动器以及多个关节伺服电机；

所述上位机与所述伺服控制器通信连接，所述伺服控制器分别与各个所述伺服驱动器通信连接，各个所述伺服驱动器用于驱动对应的关节伺服电机；