[发明专利]带电作业机器人碰撞检测方法及带电作业机器人

权利要求书

1.一种带电作业机器人碰撞检测方法，用于带电作业机器人，所述带电作业机器人包括：

机械臂，包括设置于安装表面的机械臂基座和连杆组件，所述连杆组件的第一端与所述机械臂基座连接；

执行器，与所述连杆组件的第二端连接；

其特征在于，所述带电作业机器人碰撞检测方法包括：

获取步骤：利用设置在所述安装表面和所述机械臂基座之间的基座六维力传感器和设置在所述连杆组件的第二端与所述执行器之间的腕部六维力传感器获取二者各自位置的六维力数据；

求解步骤：建立机械臂DH坐标系和动力学方程，利用所述六维力数据求算碰撞力解；

判断步骤：建立所述执行器的重力补偿模型并设置碰撞力阈值，判断所述带电作业机器人发生的碰撞情形为以下五种情形中的一者：

情形一：所述机械臂和所述执行器均与环境发生碰撞，但两者之间未发生碰撞；

情形二：所述机械臂和所述执行器之间发生碰撞；

情形三：所述机械臂与环境发生碰撞，所述执行器与环境和机械臂均未发生碰撞；

情形四：所述机械臂与环境和所述执行器均未发生碰撞，所述执行器与环境发生碰撞；

情形五：所述机械臂和所述执行器均未出现碰撞情况；

所述判断步骤还包括：

获取所述带电作业机器人的所有碰撞情形并定义预定时长，在多个所述碰撞情形中的一者持续的时间大于所述预定时长时，确定该所述碰撞情形发生；

所述预定时长至少由所述带电作业机器人的应用场景、所述带电作业机器人的应用要求、所述机械臂的自身反馈时间、所述腕部六维力传感器的采样频率、所述基座六维力传感器的采样频率以及所述机械臂的装配结构中的一者或多者确定。

2.根据权利要求1所述的带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述判断步骤还包括：

定义变化阈值，当所述带电作业机器人碰撞检测方法中的变量值与预定值的偏差大于所述变化阈值时，接收所述变量值作为碰撞判断的输入条件。

3.根据权利要求1所述的带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述求解步骤还包括：

提出如下用于求解所述碰撞力解的合理假设：

所述机械臂与障碍物碰撞时，在碰撞坐标系下，不产生力矩；

所述机械臂与所述障碍物的接触处无摩擦，所述接触处的力的方向与所述接触处所在的所述连杆组件中的连杆垂直；

所述碰撞坐标系与基坐标系的方向一致。

4.根据权利要求1所述的带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述求解步骤还包括：

采用最小二乘法，对求解所述动力学方程所得到的多个碰撞力结果中的非奇异解进行回归分析，以获得所述碰撞力解。

5.根据权利要求1所述的带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述预定时长为20ms。

6.根据权利要求1所述的带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述带电作业机器人碰撞检测方法还包括：

执行步骤：依据所发生的所述碰撞情形，采取对应的力控制策略驱动所述机械臂。

7.根据权利要求1所述的带电作业机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述获取步骤还包括：

对所述六维力数据采用巴特沃斯二阶滤波器进行处理。

8.一种带电作业机器人，其特征在于，所述带电作业机器人采用如权利要求1至7中任一项所述的带电作业机器人碰撞检测方法。