[发明专利]桁架机器人防碰撞检测方法及装置

说明书

本发明涉及桁架机器人领域，公开了一种桁架机器人防碰撞检测方法及装置。本发明中，利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值，同时读取关节轴的实际扭矩值；计算关节轴的位置跟随误差；根据理论扭矩值、实际扭矩值以及位置跟随误差建立防碰撞的判别式；根据判别式进行碰撞检测，有效避免了机器人碰撞的误判，提高了检测精度。

技术领域

本发明涉及桁架机器人领域，特别涉及一种桁架机器人防碰撞检测方法及装置。

背景技术

在现代化生产线中，越来越讲究的是柔性化生产。机械设备自动化是这个世纪制造业发展的大趋势，机器人产业将是一个阳光产业，未来的世纪是机器人技术极度发展的世纪，人类将从单调繁杂的体力劳动中解放出来，从事更加富有创造性的工作。自动生产线和自动化程度高的加工设备已经成为今后制造工厂的一个必然趋势。单一的和普通的专用加工机床在大批量加工时越来越多的被万能的、标准化机床及柔性自动化生产线所替代。例如在数控车床、立式加工中心机、卧式加工中心机、数控立式车床、数控磨床、数控磨齿机等上下料时，其毛坯料可能是几公斤甚至几百公斤重，还有小型零件频繁上下料，大型电机壳体、发动机壳体、减速机壳体等的搬运也很费时、费力，直接影响工作效率、机床利用率及生产安全。

桁架机器人是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。在机器人和自动化工业生产领域中，桁架机器人实现了制造过程的完全自动化，并采用了集成加工技术，适用于机床、生产线的上下料、工件翻转、工件转序等。

在目前的桁架机器人的防碰撞检测技术中，利用传感器，通过设定一定扭矩偏差的阈值作为检测标准，并根据内部软件算法，获取当前机器人的运动状态，从而判断机器人是否发生碰撞；或者，利用机器人动力学模型求解不同运动状态下的力矩，通过和设定的阈值力矩比较，进而进行碰撞检测。

但在实现本发明的过程中，发明人发现：前一种方案存在如下问题：首先是无法保证传感器可以检测整个机器人的工作空间，其次也增加的机器人的硬件成本。后一种方案也存在一定的弊端，一是机器人在不同的运动状态下，关节轴的力矩不同，无法选取同一个合适的阈值作为判断标准；二是该算法并没有对桁架机器人的运动位置信息进行检测。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种桁架机器人防碰撞检测方法及装置，有效避免了机器人碰撞的误判，提高了检测精度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种桁架机器人防碰撞检测方法，包括：

利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值，同时读取关节轴的实际扭矩值；

计算关节轴的位置跟随误差；

根据理论扭矩值、实际扭矩值以及位置跟随误差建立防碰撞的判别式；

根据判别式进行碰撞检测。

本发明的实施方式还提供了一种桁架机器人防碰撞检测装置，包括：

扭矩获取模块，用于利用桁架机器人运动学模型和动力学模型获取关节轴的理论扭矩值，同时读取关节轴的实际扭矩值；

跟随误差获取模块，用于计算关节轴的位置跟随误差；

判别式建立模块，与扭矩获取模块以及跟随误差获取模块连接，用于根据理论扭矩值、实际扭矩值以及位置跟随误差建立防碰撞的判别式；

碰撞检测模块，与判别式建立模块连接，用于根据判别式进行碰撞检测。