[发明专利]机器人零空间拖动示教方法及示教装置

权利要求书

1.一种机器人零空间拖动示教方法，所述机器人具有零空间，其特征在于，包括：

根据所述机器人的末端执行器的位姿获得机器人关于末端执行器的位姿的零空间；

获取各连杆当前位置和当前速度，并根据连杆当前位置获取机器人当前的雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵获得零空间的投影矩阵，提取所述零空间的投影矩阵的列空间基向量并归一化从而获得零空间运动方向；

根据机器人所受外力以及所述零空间运动方向获得零空间运动规律；所述零空间运动规律包括零空间速率，当零空间速率位于下一时刻零空间速率区间时，以零空间速率作为下一时刻零空间速率；当零空间速率位于下一时刻零空间速率区间外部时，以接近零空间速率的下一时刻零空间速率区间的端点值作为下一时刻的零空间速率；其中，所述零空间速率通过机器人所受外力在零空间运动方向的投影的绝对值与阻尼系数的比值确定；以及

根据所述零空间运动规律以及零空间运动方向控制机器人。

2.如权利要求1所述的机器人零空间拖动示教方法，其特征在于，针对于选定的零空间运动方向，获得该零空间运动方向与机器人所受外力的内积，当所述内积为预设值时，将零空间运动方向置零；当所述内积小于预设值时，将零空间运动方向取反并更新零空间运动方向；当所述内积大于预设值时，保持当前的零空间运动方向；

或者，当所述内积位于预设范围内时，将零空间运动方向置零；当所述内积位于预设范围外，并大于预设范围的最大值时，保持当前的零空间运动方向；当所述内积位于预设范围外，并小于预设范围的最小值时，将零空间运动方向取反并更新零空间运动方向。

3.如权利要求1所述的机器人零空间拖动示教方法，其特征在于，当所述机器人的关节被控制，以便所述机器人的连杆到达期望位置时，获得关节空间速度从当前速度转移到下一时刻零空间运动方向上所需的最小加速度矢量；当最小加速度矢量在预设范围内时，获得加速度裕量，并根据加速度裕量获得下一时刻零空间速率区间。

4.如权利要求1所述的机器人零空间拖动示教方法，其特征在于，根据机器人下一时刻零空间速率以及零空间运动方向，获得机器人预期到达的连杆的位置以及该连杆的速度，并将该预期到达的连杆的位置以及该连杆的速度作为当前的连杆的位置和当前的连杆的速度来控制机器人动作。

5.如权利要求1所述的机器人零空间拖动示教方法，其特征在于，当外力消失或者小于等于预设值时，控制机器人处于静止状态。

6.一种机器人零空间拖动示教装置，所述机器人具有零空间，其特征在于，包括：

零空间获取模块，所述零空间获取模块用于根据所述机器人的末端执行器的位姿获得机器人关于末端执行器的位姿的零空间；

运动方向获取模块，所述运动方向获取模块用于获取各连杆当前位置和当前速度，并根据连杆当前位置获取机器人当前的雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵获得零空间的投影矩阵，提取所述零空间的投影矩阵的列空间基向量并归一化从而获得零空间运动方向；

运动规律获取模块，所述运动规律获取模块用于根据机器人所受外力以及所述零空间运动方向获得零空间运动规律；所述零空间运动规律包括零空间速率，当零空间速率位于下一时刻零空间速率区间时，以零空间速率作为下一时刻零空间速率；当零空间速率位于下一时刻零空间速率区间外部时，以接近零空间速率的下一时刻零空间速率区间的端点值作为下一时刻的零空间速率；其中，所述零空间速率通过机器人所受外力在零空间运动方向的投影的绝对值与阻尼系数的比值确定；以及

控制模块，所述控制模块根据所述零空间运动规律以及零空间运动方向控制机器人。