[发明专利]基于虚拟摩擦力的牵引示教轨迹规划方法及装置

说明书

本发明涉及机器人控制技术领域，具体提供了一种基于虚拟摩擦力的牵引示教轨迹规划方法及装置，旨在解决如何提高工业机器人示教轨迹准确性的技术问题。为此目的，本发明提供的基于虚拟摩擦力的牵引示教轨迹规划方法主要包括下列步骤：首先，对机器人牵引力和预设的虚拟摩擦力进行比较并且根据比较结果计算机器人的运动加速度。然后，根据运动加速度获取相应的运动速度和运动位置。最后，利用逆运动学算法并且根据运动速度和运动位置生成机器人的期望轨迹。基于上述步骤，通过机器人牵引力和虚拟摩擦力共同作用产生运动加速度并且在一定的运动学约束和人机协作安全操作范围内规划示教轨迹，保证了牵引示教的准确性和安全性。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种基于虚拟摩擦力的牵引示教轨迹规划方法及装置。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，其能够按照固定的轨迹往复运动来完成相应的作业任务，而利用牵引示教方法(即控制工业机器人的操作臂跟随牵引力的方向运动)能够快速切换工业机器人的作业任务。

牵引示教方法主要包括牵引力检测和操作臂控制两个步骤。牵引力检测的步骤主要包括：利用六维力传感器直接测量牵引力，或者获取工业机器人上预设的关节扭矩传感器的测量值后再利用雅克比矩阵对该测量值进行数据转换得到牵引力。操作臂控制的步骤主要包括：利用质量模型或变刚度模型等控制操作臂跟随牵引力运动。具体地，将牵引力直接施加在操作臂上，或通过阻抗控制驱动操作臂运动并且设定期望速度为0以及利用PID控制器等来耗散阻力。上述牵引示教方法虽然能够生成示教轨迹但是无法模拟牵引过程中的操作触感，不利于用户控制牵引力的大小从而降低了示教轨迹的准确性。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何提高工业机器人示教轨迹准确性的技术问题。为此目的，本发明提供了一种基于虚拟摩擦力的牵引示教轨迹规划方法及装置。

在第一方面，本发明提供的一种基于虚拟摩擦力的牵引示教轨迹规划方法主要包括下列步骤：

对预先检测到的机器人牵引力和预设的虚拟摩擦力进行比较并且根据比较结果计算机器人的运动加速度；

根据所计算的运动加速度获取相应的运动速度和运动位置；

利用逆运动学算法并且根据所获取的运动速度和运动位置生成所述机器人的期望轨迹。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述虚拟摩擦力包括虚拟静摩擦力；“对预先检测到的机器人牵引力和预设的虚拟摩擦力进行比较并且根据比较结果计算机器人的运动加速度”的步骤包括：

判断所述机器人牵引力是否大于预设的虚拟静摩擦力的最大值：若是，则根据所述机器人牵引力计算所述运动加速度；若否，则根据预设的减速滑动摩擦力计算所述运动加速度。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述虚拟摩擦力还包括虚拟滑动摩擦力；“对预先检测到的机器人牵引力和预设的虚拟摩擦力进行比较并且根据比较结果计算机器人的运动加速度”的步骤进一步包括：

判断所述机器人牵引力是否大于所述虚拟滑动摩擦力：若是，则继续判断所述机器人的运动速度是否等于0，

若所述机器人的运动速度等于0，则根据预设的减速滑动摩擦力计算所述运动加速度；

若所述机器人的运动速度不等于0，则根据所述机器人牵引力计算所述运动加速度。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

“根据所述机器人牵引力计算所述运动加速度”的步骤包括：

对所述机器人牵引力进行滤波处理；