[发明专利]一种基于双光电编码器检测外力的方法

权利要求书

1.一种基于双光电编码器检测外力的方法，用于检测协作机器人关节模块所受外力，所述关节模块包括驱动电机和谐波减速器，所述驱动电机输出端连接所述谐波减速器输入端，其特征在于，包括以下步骤：

S1分别测量出所述驱动电机输出端转动角度x₁和所述谐波减速器输入端转动角度x₂；

S2计算出所述关节模块的角度变化量Δx＝x₁-x₂，并计算出所述驱动电机输出的总力矩T＝kΔx，其中k为所述驱动电机的力矩系数；

S3建立所述关节模块的动力学方程

化简可得

其中J为转动惯量，ω为所述关节模块转动角速度，T_l为所述关节模块所受外力力矩，G为所述关节模块的重力距；

S4设计力矩观测器如下：

其中e为力矩观测误差，z₁为转动角速度ω的估计值，z₂为所述关节模块所受外力力矩的估计值，β₁和β₂为所述力矩观测器的参数，令u等于所述关节模块输入，即u＝Δx，令x等于转动角速度ω；

S5调节参数β₁和β₂，使z₁和z₂均收敛，收敛时z₂的值即为所述关节模块所受外力力矩T_l。

2.如权利要求1所述的一种基于双光电编码器检测外力的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：在所述驱动电机输出端安装第一光电编码器，在所述谐波减速器输入端安装第二光电编码器，分别记录所述第一光电编码器测量值x₁和所述第二光电编码器测量值x₂。

3.如权利要求2所述的一种基于双光电编码器检测外力的方法，其特征在于：所述第一光电编码器和所述第二光电编码器均为绝对式光电编码器。

4.如权利要求1所述的一种基于双光电编码器检测外力的方法，其特征在于：所述步骤S5中调节参数β₁和β₂时，使β₂比β₁大一个数量级。

5.如权利要求1所述的一种基于双光电编码器检测外力的方法，其特征在于：所述重力距G为所述驱动电机负载的重心到所述驱动电机输出端距离乘以该负载重力。