[发明专利]机械臂防碰撞系统、方法及存储介质

权利要求书

1.机械臂防碰撞系统，所述机械臂能够在对应的电机驱动器及电机的驱动下沿预先规划的工作轨迹运动；其特征在于，所述系统包括：

一MEMS传感器，其安装在所述机械臂的末端侧，且所述MEMS传感器包括一加速计和一陀螺仪；所述加速计用于在所述机械臂的运动过程中，获取线加速度信息；所述陀螺仪用于在所述机械臂的运动过程中，获取角速度信息；

一数据处理模块，用于接收来自所述MEMS传感器的线加速度信息和角速度信息，对所述线加速度信息进行积分处理，得到线速度信息，对所述角速度信息进行求导处理，得到角加速度信息；对所述线加速度信息、线速度信息、角速度信息以及角加速度信息进行处理，得到机械臂末端侧的实测线加速度、实测线速度、实测角速度和实测角加速度；

一碰撞检验模块，用于根据所述工作轨迹获取机械臂末端侧的标准线加速度、标准线速度、标准角速度和标准角加速度；将所述数据处理模块得到的实测线速度、实测角速度分别与所述标准线速度、标准角速度进行对应比较，在线速度的比较结果显示误差超过第一速度阈值或角速度的比较结果显示误差超过第二速度阈值时，确定存在速度异常；否则，将所述数据处理模块得到的实测线加速度、实测角加速度分别与所述标准线加速度、标准角加速度进行对应比较，在线加速度的比较结果显示误差超过第一加速度阈值或角加速度的比较结果显示误差超过第二加速度阈值时，确定存在加速度异常；在确定存在速度异常时，则获取该存在异常的实测线速度和/或实测角速度所在时间点之前和之后设定时间段内的实测线速度或实测角速度，分析所述时间段内的实测线速度或实测角速度的变化趋势，如果所述变化趋势显示所述实测线速度或实测角速度的幅度在所述时间段内是由大振动幅度迅速减小，则确定碰撞发生；如果所述变化趋势显示所述实测线速度或实测角速度的幅度在所述时间段内处于同一振动幅度，则确定是没有碰撞的振动；在确定存在加速度异常时，则获取该存在异常的实测线加速度和/或实测角加速度所在时间点之前和之后设定时间段内的实测线加速度或实测角加速度，分析所述时间段内的实测线加速度或实测角加速度的变化趋势，如果所述变化趋势显示所述实测线加速度或实测加角速度的幅度在所述时间段内是由大振动幅度迅速减小，则确定碰撞发生；如果所述变化趋势显示所述实测线加速度或实测角加速度的幅度在所述时间段内处于同一振动幅度，则确定是没有碰撞的振动；

一控制模块，用于在所述碰撞检验模块确定碰撞发生时，通过向所述电机驱动器发送控制指令使所述机械臂执行相应防护操作。

2.根据权利要求1所述的机械臂防碰撞系统，其特征在于，所述MEMS进一步包括一磁力计；所述加速计和所述磁力计用于在所述机械臂的运动过程中，获取运动姿态信息；

所述数据处理模块进一步用于在所述机械臂按照一校准用的特定轨迹运动时，接收所述MEMS传感器测得的运动姿态信息以及线加速度信息，对所述线加速度信息积分得到线速度信息；并从所述电机驱动器获取机械臂各子臂的位置信息，对所述位置信息求导得到速度信息；根据机械臂各子臂的位置信息和速度信息，得到机械臂末端在笛卡尔坐标系中的位置、姿态和速度；根据机械臂末端在笛卡尔坐标系统中的位置、姿态和速度以及所述MEMS传感器测得的运动姿态信息和速度信息，确定MEMS传感器的速度校准信息和加速度校准信息；之后在对机械臂的运动过程中获取的线加速度信息、线速度信息、角速度信息以及角加速度信息进行处理时，利用所述速度校准信息和加速度校准信息对所述线加速度信息、线速度信息、角速度信息以及角加速度信息进行校准，得到机械臂末端侧的实测线加速度、实测线速度、实测角速度和实测角加速度。

3.根据权利要求1或2所述的机械臂防碰撞系统，其特征在于，所述防护操作包括：停止或回退。