[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

说明书

本申请提供了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。方法包括：旋转第一关节，并在旋转期间记录第一关节的第一扭矩信息(S201)；旋转第二关节，并在旋转期间记录第二关节的第二扭矩信息(S202)；以及基于第一扭矩信息和第二扭矩信息来估计相对于机器人的重力方向(S203)。方法提供了一种确定相对于机器人的重力方向的高效方式。还提供了机器人系统以及非瞬态计算机可读介质。

技术领域

本申请总体涉及机器人技术，具体涉及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。

背景技术

确定相对于机器人的重力方向对于机器人的精确运动控制或力控制是非常重要的。如果由机器人获取的所估计的重力方向偏离实际的重力方向，则由机器人基于其动态模型确定的所估计的重力/扭矩可能不准确，这可能导致机器人的运动控制中的误差。

用于确定相对于机器人的重力方向的传统方法包括：使用来自外部传感器(例如，倾斜仪)的直接测量，或者利用机器人的动态模型，并且使用测量值与从动态模型导出的值之间的关节扭矩差来估计相对于机器人的重力方向。

发明内容

本申请提供了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。本申请所提供的方法不依赖于机器人的动态模型，并且可以容忍线性增益的不准确性和关节扭矩测量的偏移。

在一个方面，提供了一种用于估计相对于机器人的重力方向的方法。机器人包括依次连接的多个关节和连杆。关节包括第一关节和第二关节。第一关节比第二关节更靠近机器人的近端。方法包括：旋转第一关节，并在旋转期间记录第一关节的第一扭矩信息；旋转第二关节，并在旋转期间记录第二关节的第二扭矩信息；以及基于第一扭矩信息和第二扭矩信息来估计相对于机器人的重力方向。

在另一方面，提供了一种机器人系统。机器人系统包括存储器、处理器、多个关节和连杆。关节和连杆依次连接。关节包括第一关节和第二关节。第一关节比第二关节更靠近机器人的近端。存储器被配置为存储指令，这些指令当由处理器执行时，使得处理器执行用于估计相对于机器人系统的重力方向的方法。方法包括：旋转第一关节，并在旋转期间记录第一关节的第一扭矩信息；旋转第二关节，并在旋转期间记录第二关节的第二扭矩信息；以及基于第一扭矩信息和第二扭矩信息来估计相对于机器人的重力方向。

在又一方面，提供了一种存储指令的非瞬态计算机可读介质，这些指令在由机器人系统的处理器执行时，使得处理器执行用于估计相对于机器人系统的重力方向的方法。机器人系统包括存储器、处理器、多个关节和连杆。关节和连杆依次连接。关节包括第一关节和第二关节。第一关节比第二关节更靠近机器人的近端。方法包括：旋转第一关节，并在旋转期间记录第一关节的第一扭矩信息；旋转第二关节，并在旋转期间记录第二关节的第二扭矩信息；以及基于第一扭矩信息和第二扭矩信息来估计相对于机器人的重力方向。

附图说明

为了清楚地说明本申请的实施例中的技术方案，下面将简要描述在实施例的描述中使用的附图。显然，以下描述中的附图仅是本申请的一些实施例。对于本领域普通技术人员来说，基于这些附图也可以获得其它附图，而没有任何创造性的工作。

图1示出了根据本申请的实施例的机器人系统的结构图。

图2例示了根据本申请的实施例的用于估计相对于机器人的重力方向的方法的流程图。

图3例示了根据本申请的实施例的机器人系统的第一简化模型。

图4示出了根据本申请的实施例的机器人系统的一部分的侧视图。

图5示出了根据本申请的实施例的呈现一个示例性姿态的机器人系统的正视图。

图6a是在关节旋转期间记录的示例性关节扭矩信息。

图6b是在同一关节沿相反方向旋转期间记录的另一示例性关节扭矩信息。