[发明专利]一种打磨机器人及位置补偿方法

权利要求书

1.一种打磨机器人，其特征在于，包括：

机械臂，所述机械臂包含若干个关节模组、并在末端装设有末端执行器；

多维力传感器，所述多维力传感器装设于所述末端执行器；

打磨工具，所述打磨工具装设于所述多维力传感器；

控制装置，所述控制装置用于接收所述多维力传感器在所述打磨工具对工件实施打磨操作期间感测到的受力信息，并根据所述受力信息控制所述关节模组的位移以对所述末端执行器的运动轨迹施加位置补偿，所述位置补偿具有使所述打磨工具的受力信息趋向于期望受力状态的补偿趋势；

其中，所述控制装置以阻抗控制方式控制所述末端执行器的法向方向上的位置趋势、并以导纳控制方式控制所述末端执行器的切向方向上的位置趋势；

所述控制装置包括并联设置的PID控制单元和虚拟分解控制单元，其中，

所述PID控制单元用于根据所述末端执行器的末端目标位置分别计算各关节模组的关节目标位置、并根据各关节模组的关节目标位置以及各关节模组的关节位置数据分别计算各关节模组的第一驱动电流；

所述虚拟分解控制单元用于根据所述末端执行器的末端目标位置分别计算各关节模组的关节目标位置、并根据各关节模组的关节目标位置以及各关节模组的关节位置数据分别计算各关节模组的第二驱动电流，其中，虚拟分解控制单元针对各关节模组分别创建运动学模型，并设定每个关节模组的运动学模型的模型参数；然后以各关节模组的关节目标位置数据以及各关节模组的关节位置数据为输入计算各关节模组对应的力矩，并将各关节模组对应的力矩转换为各关节模组对应的第二驱动电流；

并且，所述PID控制单元和所述虚拟分解控制单元计算得到的每个关节模组的第一驱动电流和第二驱动电流叠加后输出至该关节模组的驱动电机。

2.根据权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述控制装置进一步利用导纳控制方式对所述末端执行器的末端目标位置进行位置补偿以响应于所述末端执行器的外界拖拽力。

3.根据权利要求2所述的打磨机器人，其特征在于，所述控制装置在末端拖动模式下形成所述末端执行器在工件表面内的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述控制装置将所述末端执行器的切向方向上的位置趋势分解为所述关节模组的位移分量、并分别对所述关节模组的所述位移分量实施位置补偿。

5.根据权利要求4所述的打磨机器人，其特征在于，所述机械臂的每个关节模组包含伺服电机和编码器，其中：

所述编码器将所述关节模组的关节位置数据反馈到所述控制装置；

所述控制装置根据所述末端执行器的末端目标位置分别计算所述关节模组的关节目标位置、并根据所述关节模组的关节目标位置以及关节位置数据分别计算所述关节模组的驱动电流；

所述伺服电机根据控制装置确定的驱动电流来控制所述关节模组的位移分量。

6.根据权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述虚拟分解控制单元进一步用于对所述机械臂进行动力学补偿。

7.根据权利要求6所述的打磨机器人，其特征在于，所述动力学补偿包括对所述机械臂的动态力的补偿，其中，所述动态力包括惯性力、旋转引起的陀螺效应、负载重力，机械臂本体重力。

8.一种打磨机器人的位置补偿方法，其特征在于，所述打磨机器人包括：机械臂，所述机械臂包含若干个关节模组、并在末端装设有末端执行器；多维力传感器，所述多维力传感器装设于所述末端执行器；打磨工具，所述打磨工具装设于所述多维力传感器；

所述位置补偿方法包括：

S110、接收所述多维力传感器在所述打磨工具对工件实施打磨操作期间感测到的受力信息；

S120、根据所述受力信息控制所述关节模组的位移以对所述末端执行器的运动轨迹施加位置补偿，所述位置补偿具有使所述打磨工具的受力信息趋向于期望受力状态的补偿趋势；

其中，所述控制所述关节模组的位移以对所述末端执行器的运动轨迹施加位置补偿，包括：以阻抗控制方式控制所述末端执行器的法向方向上的位置趋势、并以导纳控制方式控制所述末端执行器的切向方向上的位置趋势；

所述以导纳控制方式控制所述末端执行器的切向方向上的位置趋势，包括：由PID控制单元根据所述末端执行器的末端目标位置分别计算各关节模组的关节目标位置、并根据各关节模组的关节目标位置以及各关节模组的关节位置数据分别计算各关节模组的第一驱动电流；

由虚拟分解控制单元根据所述末端执行器的末端目标位置分别计算各关节模组的关节目标位置、并根据各关节模组的关节目标位置以及各关节模组的关节位置数据分别计算各关节模组的第二驱动电流；其中，虚拟分解控制单元针对各关节模组分别创建运动学模型，并设定每个关节模组的运动学模型的模型参数；然后以各关节模组的关节目标位置数据以及各关节模组的关节位置数据为输入计算各关节模组对应的力矩，并将各关节模组对应的力矩转换为各关节模组对应的第二驱动电流；并且，所述PID控制单元和所述虚拟分解控制单元计算得到的每个关节模组的第一驱动电流和第二驱动电流叠加后输出至该关节模组的驱动电机。