[发明专利]在机器人臂与对象之间的接触的变化的检测

说明书

本发明提供了一种如独立权利要求所述的检测在机器人臂的接触部分与对象之间的接触的变化的方法，包括通过感测提供到该机器人臂的一部分的力来获得在该机器人臂的该接触部分处提供的接触力；以及通过感测该机器人臂的至少一部分的加速度来获得该机器人臂的该接触部分的部分加速度5，并且然后，基于所获得的接触力和所获得的接触部分来指示在该机器人臂的该接触部分与该对象之间的接触的变化是否已经发生。

技术领域

本发明涉及一种机器人臂，该机器人臂包括多个机器人关节，该多个机器人关节连接机器人基座和机器人工具凸缘，其中机器人控制器被配置为控制机器人臂并且可检测在机器人臂的接触部分与外部对象之间的接触的变化。另外，本发明涉及一种指示在机器人臂的接触部分与外部对象之间的接触的变化的方法。

背景技术

包括多个机器人关节和连杆的机器人臂(其中马达可使机器人臂的一部分相对于彼此移动)在机器人领域中是已知的。通常，机器人臂包括：机器人基座，其用作机器人臂的安装基座；以及机器人工具凸缘，其中各种工具可附接到该机器人工具凸缘。机器人控制器被构造成控制机器人关节，以相对于基座移动机器人工具凸缘。例如，为了指示机器人臂执行多个工作指令。机器人关节可以是被配置为使机器人臂的部分相对于彼此旋转的旋转机器人关节、被配置为使机器人臂的部分相对于彼此平移的棱柱关节和/或被配置为使机器人臂的部分相对于彼此移动的任何其他种类的机器人关节。

通常，机器人控制器被构造成基于机器人臂的动态模型控制机器人关节，其中该动态模型限定作用于机器人臂上的力与所得的机器人臂的加速度之间的关系。通常，动态模型包括机器人臂的运动学模型、关于机器人臂的惯性的知识以及影响机器人臂移动的其他参数。运动学模型限定了在机器人臂的不同部分之间的关系，并且可包括机器人臂的信息(诸如关节和连杆的长度、硬度、刚度和尺寸)，并且可(例如)由Denavit-Hartenberg参数等来描述。动态模型使得控制器可以确定为了(例如)以指定的速度、加速度移动机器人关节或者为了将机器人臂保持在静态姿势，关节马达将提供哪些扭矩。

通常，可将各种端部执行器附接到机器人工具凸缘，诸如夹持器、真空夹持器、磁性夹持器、旋螺钉机、焊接装备、分配系统、视觉系统等。机器人臂需要由用户或定义用于机器人臂的各种指令(诸如预定义的移动模式和工作指令，诸如夹持、等待、释放、旋拧指令)的机器人积分器编程。指令可基于通常提供用于停止或启动给定指令的触发信号的各种传感器或输入信号。触发信号可由各种指示器提供，诸如安全帘、视觉系统、位置指示器等。

Alessandro De Luca、Alin Albu-Schaffer、Sami Haddadin和Gerd Hirzinger；“用DLR-III轻型操纵器臂的碰撞检测和安全反应(Collision Detection and SafeReaction with the DLR-III Lightweight Manipulator Arm)”，2006IEEE/RSJ会议录(Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ)；国际智能机器人与系统会议(InternationalConference on Intelligent Robots and Systems)；2006年10月9日-15日；中国北京；DOI:10.1109/IROS.2006.282053公开了碰撞检测方法，该方法仅使用本体感受机器人传感器并且还提供用于在碰撞之后的安全机器人反应的方向信息。该方法首先针对刚性机器人臂开发，并且然后扩展到具有弹性关节的机器人的情况，从而提出不同的反应策略。该检测方法基于基于机器人臂的动态模型、速度和位置获得的机器人臂的动量的变化。该方法缓慢且不准确，并且仅适于安全反应。