[发明专利]一种机器人与外部对象力协作的方法及协作机器人

权利要求书

1.一种机器人与外部对象力协作的方法，应用于对协作机器人的控制，其特征在于，机器人运行过程中受外部作用力，所述外部作用力包括可预知的外部对象对机器人产生的预期作用力和其他来源的非预期作用力；

所述外部对象能够协助机器人工作，所述外部对象为助力机械臂、阻力机械臂或用户，相应地，所述预期作用力为助力机械臂对机器人的作用力、阻力机械臂或用户协助机器人执行工作的作用力；

所述机器人包括底座、两个连杆、关节和末端连接器，所述关节包括肘部关节，所述两个连杆通过肘部关节连接，所述末端连接器用于连接工具以执行工作；

所述方法包括：

建立机器人动力学模型，所述动力学模型包括对预期作用力的参数处理，

预设预期作用力的类型和/或作用力位置，并据此判断是否存在条件匹配的预期作用力；

获取机器人的预期作用力；

响应于目标运行参数的获取需求，根据预期作用力和机器人动力学模型，计算机器人目标运行参数的理论值，所述目标运行参数为机器人的关节力矩；

其中，所述根据预期作用力和机器人动力学模型，计算机器人目标运行参数的理论值为：

，

其中，分别为机器人各关节的位置、速度和加速度；

为机器人动力学模型的惯性力矩；为机器人动力学模型的向心力矩与科氏力矩；

为机器人动力学模型的重力矩，为考虑惯性作用的等效环境加速度；为机器人动力学模型的摩擦力矩，为关节温度，为等效关节负载，为所有作用于连杆上的预期作用力所产生的外力矩之和，为预期作用力作用位置处的等效雅克比矩阵的转置矩阵，为预期作用力；

获取目标运行参数的实际值，计算所述目标运行参数的实际值和目标运行参数的理论值的差值，所述差值表示非预期作用力对目标运行参数的影响；

设定机器人的安全参数；

根据所述安全参数确定目标运行参数的安全阈值，所述安全阈值表示机器人正常运行时目标运行参数的最大值；

比较所述差值和目标运行参数的安全阈值，当所述差值大于所述目标运行参数的安全阈值时，控制机器人进入安全状态；

所述安全参数包括：工具力、肘部力、关节力矩、机器人功率和动量；

所述获取机器人的预期作用力包括：机器人预先设定预期作用力的类型和/或预期作用力位置，在相应的位置设置传感器，根据设置于预期作用力位置的传感器获取机器人的预期作用力。