[发明专利]桁架机器人防碰撞检测方法及装置

权利要求书

1.一种桁架机器人防碰撞检测方法，其特征在于，包括：

利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值，同时读取关节轴的实际扭矩值；

计算关节轴的位置跟随误差；

根据所述理论扭矩值τ₀、所述实际扭矩值τ_link以及所述位置跟随误差ΔS_link，并引入权重因子λ得到防碰撞的判别式F(λ)：

其中，ΔS₀是跟踪误差允许值；

根据所述判别式进行碰撞检测。

2.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法，其特征在于，所述利用所述桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值，包括：

利用所述桁架机器人的运动学模型，建立雅克比矩阵求得关节轴的速度和加速度

给定所述桁架机器人不同运动指令，多次采集数据，利用最小二乘法获得正定的惯性矩阵M(q)、科氏矩阵重力项G(q)；

根据以下关系式计算所述桁架机器人在不同运动状态下的所述理论扭矩值τ₀：

其中，q表示关节轴的位置。

3.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法，其特征在于，所述计算关节轴的位置跟随误差，包括：

计算关节轴的目标位置和实际位置；

计算所述实际位置和所述目标位置的偏差得到所述位置跟随误差。

4.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法，其特征在于，所述根据所述判别式进行碰撞检测，包括：

当所述判别式F(λ)≥1时，表示所述桁架机器人发生碰撞；

当所述判别式F(λ)<1时，表示所述桁架机器人未发生碰撞。

5.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法，其特征在于，所述权重因子λ的值与所述桁架机器人的刚度相关。

6.根据权利要求1所述的桁架机器人防碰撞检测方法，其特征在于，所述权重因子λ的值在0.1-0.3之间。

7.一种桁架机器人防碰撞检测装置，其特征在于，包括：

扭矩获取模块，用于利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值，同时读取关节轴的实际扭矩值；

跟随误差获取模块，用于计算关节轴的位置跟随误差；

判别式建立模块，与所述扭矩获取模块以及所述跟随误差获取模块连接，用于根据所述理论扭矩值τ₀、所述实际扭矩值τ_link以及所述位置跟随误差ΔS_link，并引入权重因子λ得到防碰撞的判别式F(λ)：

其中，ΔS₀是跟踪误差允许值；

碰撞检测模块，与所述判别式建立模块连接，用于根据所述判别式进行碰撞检测。

8.根据权利要求7所述的桁架机器人防碰撞检测装置，其特征在于，所述扭矩获取模块用于：

利用所述桁架机器人的运动学模型，建立雅克比矩阵求得关节轴的速度和加速度

给定所述桁架机器人不同运动指令，多次采集数据，利用最小二乘法获得正定的惯性矩阵M(q)、科氏矩阵重力项G(q)；

根据以下关系式计算所述桁架机器人在不同运动状态下的所述理论扭矩值τ₀：

其中，q表示关节轴的位置。

9.根据权利要求7所述的桁架机器人防碰撞检测装置，其特征在于，所述跟随误差获取模块用于：

计算关节轴的目标位置和实际位置；

计算所述实际位置和所述目标位置的偏差得到所述位置跟随误差。