[发明专利]一种机器人姿势保持拖动示教的方法及系统

权利要求书

1.一种机器人姿态保持拖动示教的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获得t时刻的机器人所有关节的角度值向量q、位姿向量X以及速度向量t≥0；

步骤2：设置拖动硬度参数、拖动阻尼参数、所有关节的安全阈值和运动模型参数，建立机器人关节空间控制模型；

步骤3：将步骤1测量的t时刻所有关节的角度值向量q、位姿向量X以及速度向量代入步骤2建立的机器人关节空间控制模型，采用式Ⅰ计算机器人在t时刻下机器人所有关节的期望驱动力矩值：

其中，Γ表示t时刻机器人所有关节的期望驱动力矩向量，J(q)表示t时刻的机器人速度雅各比矩阵，B表示拖动阻尼参数，K表示拖动硬度参数，X^d表示t时刻下期望位姿向量，表示t时刻下期望速度向量，G表示t时刻下所有关节的重力补偿向量；

步骤4：将步骤3得到的机器人在t时刻下所有关节的期望驱动力矩向量中的每个关节的期望驱动力矩值与该关节的安全阈值进行对比，若均未超出安全阈值则将所有关节的期望驱动力矩值发送给关节电机驱动系统，实现姿态保持的拖动示教，若存在超出安全阈值的期望驱动力矩值，则向关节电机驱动系统发送停止运动指令。

2.一种机器人姿态保持拖动示教系统，其特征在于，该示教系统用于实施权利要求1中机器人姿态保持拖动示教的方法，该示教系统包括：参数设置模块、状态观测模块、模型构建模块、力矩计算模块和安全保护模块；

所述参数设置模块，用于设置拖动硬度参数、拖动阻尼参数、所有关节的安全阈值和机器人关节空间控制模型需要的运动模型参数；

所述状态观测模块，用于监测所述机器人在某一时刻的所有关节的角度测量值；

所述模型构建模块，用于建立机器人关节空间控制模型；

所述力矩计算模块，用于计算获得某一时刻下机器人所有关节的期望驱动力矩值；

所述安全保护模块，用于根据某一时刻下机器人所有关节的期望驱动力矩值和每个关节的安全阈值，判断所述机器人是否处于安全状态，并根据所述状态输出机器人停止运动指令。

3.如权利要求2所述的机器人姿态保持拖动示教系统，其特征在于，所述参数设置模块中的运动模型参数为DH参数。

4.如权利要求2所述的机器人姿态保持拖动示教系统，其特征在于，所述状态观测模块通过关节电机尾部的绝对式编码器获得所有关节的角度测量值。

5.如权利要求2所述的机器人姿态保持拖动示教系统，其特征在于，所述力矩计算模块是一个结合PD控制律的机器人关节空间控制模型。