[发明专利]用于估计相对于机器人的重力方向的方法、机器人系统以及非瞬态计算机可读介质

权利要求书

1.一种用于估计相对于机器人的重力方向的方法，所述机器人包括多个关节和通过所述多个关节依次连接的多个连杆，所述多个关节包括第一关节和第二关节，所述第一关节比所述第二关节更靠近所述机器人的近端，其特征在于，所述方法包括：

旋转所述第一关节，并在旋转期间记录所述第一关节的第一扭矩信息；

旋转所述第二关节，并在旋转期间记录所述第二关节的第二扭矩信息；以及

基于所述第一扭矩信息和所述第二扭矩信息来估计相对于所述机器人的所述重力方向；

其中，所述第一关节的轴线与所述第二关节的轴线不平行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一扭矩信息包括由重力引起的施加在所述第一关节上的扭矩的第一振幅和第一相移；并且

所述第二扭矩信息包括由所述重力引起的施加在所述第二关节上的扭矩的第二振幅和第二相移。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一扭矩信息和所述第二扭矩信息来估计相对于所述机器人的所述重力方向包括：

基于所述第一相移确定第一参考角，其中，所述第一参考角对应于所述第一关节的特定位置，在所述特定位置，由重力引起的施加在所述第一关节上的扭矩为零；

基于所述第一扭矩信息和所述第二扭矩信息确定第二参考角，其中，所述第二参考角是所述重力方向与所述第一关节的旋转轴线之间的角度；以及

基于所述第一参考角和所述第二参考角来估计相对于所述第一关节的所述旋转轴线的所述重力方向。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述旋转所述第二关节之前，将所述第一关节旋转到所述特定位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述旋转所述第一关节之前，将在所述第二关节之后连接的所述多个连杆对齐，以使它们在同一条线上延伸并且垂直于所述多个连杆中位于所述第一关节与所述第二关节之间的一个连杆。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述基于所述第一相移确定所述第一参考角包括：根据以下等式确定所述第一参考角：

或者

在此，

τ₁是在所述旋转所述第一关节期间施加在所述第一关节上的扭矩的正弦部分，并且对应于由重力引起的施加在所述第一关节上的所述扭矩；

A₁是所述第一振幅；

q₁是在所述旋转所述第一关节期间所述第一关节的位置；

是所述第一相移；并且

θ₁是所述第一参考角。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述基于所述第一扭矩信息和所述第二扭矩信息确定所述第二参考角包括：基于以下等式确定所述第二参考角：

在此，

τ₂是在所述旋转所述第二关节期间施加在所述第二关节上的扭矩的正弦部分，并且对应于由重力引起的施加在所述第二关节上的扭矩；

A₂是所述第二振幅；

q₂是在所述旋转所述第二关节期间所述第二关节的位置；

是所述第二相移；并且

θ₂是所述第二参考角。