[发明专利]用于改善机器人的灵敏性的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2012年12月17日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2012-0147922号的优先权，其全部内容通过引用的方式合并入本文。

技术领域

当前的发明构思涉及改善机器人的灵敏性的方法，其能够通过测量机器人的关节的角度（甚至不需要使用特定的传感器），并通过放大和反映驱动转矩的角度，从而改善机器人的驱动灵敏性。

背景技术

当按照穿戴者的意图提举重物时，可穿戴式肌肉辅助机器人能够举起重物，因为力从穿戴者传送给机器人，所传送的力经由机器人而放大。当前的发明构思涉及一种能够改善可穿戴式机器人的灵敏性的方法，以将意图良好地从穿戴者传送到可穿戴式机器人，即，以最大程度将力从穿戴者传送给机器人。

现有技术中的可穿戴式肌肉辅助机器人，通过附着在穿戴者身体的EMG（肌动电流图）传感器或安装在机器人的驱动关节上的转矩传感器，来查明穿戴者的意图。使用EMG传感器的方法，通过从肌肉的收缩和松弛确定穿戴者的运动意图的信号，并在随后将信号发送给机器人控制器，从而驱动致动器。这种方法存在的问题是，当穿戴者移动时，EMG传感器并非精确地与身体紧密接触，以致穿戴者运动意图的信号在许多情况下会失真。另一方面，利用转矩传感器的方法测量在机器人的驱动关节中施加的所有转矩，并通过区别用于驱动机器人关节的转矩与从穿戴者传送给机器人的转矩来反映穿戴者的意图。不过，利用转矩传感器会降低机器人的耐久性，并且存在需要昂贵的转矩传感器的负担。

在名称为“机器人控制系统”的JP2000-218577A现有技术中，提 供一种机器人控制系统，其包括驱动单元位置伺服装置，用于控制机器人的驱动单元的位置以遵从给定的伺服指令值，该装置具备驱动单元位置反馈回路和驱动单元速度反馈回路。机器人控制系统包括：位置误差计算装置，计算机器人的驱动单元的位置指令值与驱动单元的当前位置之间的差异；校正量计算装置，计算位置误差计算装置的输出与设定为预定值的位置增益校正系数的乘积；加法单元，将驱动单元的当前位置加至校正量计算装置的输出；速度增益校正单元，将机器人的驱动单元的速度乘以预定的速度增益校正系数；以及校正指令值计算单元，通过使速度增益校正装置的输出与加法装置的输出相加，来计算校正指令值。校正指令计算装置的输出被输入驱动单元位置伺服装置，作为关节的伺服指令值。

然而，即使按照这样的技术，也必须通过预先计算机器人的驱动值来获知末端的位移。因此，存在的问题是，该技术未提出一种方法，当穿戴者随意移动时，通过查明穿戴者的意图而改善灵敏性，而无需查找位移并利用可穿戴式机器人中的独立传感器。

发明内容

当前的发明构思致力于解决上述问题，且当前发明构思的目的是提供一种改善机器人的灵敏性的方法，其能够通过测量机器人的关节的角度（甚至不需要使用特定的传感器），并通过放大和反映驱动转矩，从而改善机器人的驱动灵敏性。

当前发明构思的一个方面涉及改善机器人的灵敏性的方法。该方法包括：计算步骤，计算机器人的关节的角速度；归纳步骤，通过利用雅克比（Jacobian）矩阵将关节的角速度转换成在机器人的端部的速度，并通过对速度进行微分，从而得出端部的加速度。转换步骤通过将中部的归纳加速度乘以重量来得出中部的力，将力乘以增强比，随后利用雅克比矩阵将结果转换成关节处的所需转矩。

计算步骤可使用机器人关节处的编码器，计算由穿戴者的操作引起的关节的角速度。

转换步骤可将归纳的加速度的轴向分量归一化为0与1之间的值，并通过将归一化的加速度乘以重量，从而得出端部处的力。

归纳步骤可通过使用低通滤波器(LPF)对转换的速度进行滤波，随后对滤波后速度进行微分，从而得出端部处的加速度。

转换步骤可通过使用LPF对所归纳的加速度进行滤波，随后将滤波后加速度乘以重量，从而得出端部的力。

转换步骤可利用LPF查找出端部的力，将滤波后的力乘以增强比，随后利用雅克比矩阵将结果转换成关节处的所需转矩。