System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 机器人拖动过程中的自碰撞规避方法、装置及机器人系统制造方法及图纸_技高网

机器人拖动过程中的自碰撞规避方法、装置及机器人系统制造方法及图纸

技术编号:42499325 阅读:6 留言:0更新日期:2024-08-22 14:11
本申请实施例属于机器人技术领域,涉及机器人拖动过程中的自碰撞规避方法、装置及机器人系统。其中,机器人系统,包括编码器、机器人和控制器;其中,控制器包括自碰撞规避控制装置和机器人控制装置;自碰撞规避控制装置,用于基于机器人的运动数据,分别求取关节排斥力矩和拖动补偿力矩;机器人控制装置,用于结合总关节排斥力矩和拖动补偿力矩,生成拖动规避运动指令。采用本申请的技术方案可以提高拖动示教过程中的效率。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及机器人,尤其涉及一种机器人拖动过程中的自碰撞规避方法、装置及机器人系统


技术介绍

1、随着科技的发展,机械臂等机器人应用领域越发广泛,在一些情况下,为了提高机器人模仿人类操作运动的能力,可以通过操作员拖动机器人运动以进行示教。

2、但现有的操作员对机器人进行拖动示教的过程中,往往因为操作人员对机器人的拖动操作导致机器人发生自碰撞,即机器人的连杆之间发生相互接触碰撞。


技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提出一种机器人拖动过程中的自碰撞规避方法、装置及机器人系统,以提高拖动示教过程中的效率。

2、第一方面,本申请实施例提供一种机器人系统,采用了如下所述的技术方案:

3、一种机器人系统,所述系统包括编码器、机器人和控制器;编码器固定于机器人的关节;所述控制器包括:自碰撞规避控制装置和机器人控制装置;所述自碰撞规避控制装置包括:模型拟合模块、碰撞检测模块、碰撞规避模块和零力补偿模块;

4、所述模型拟合模块,用于基于机器人模型进行基元拟合;并生成基元拟合结果;

5、所述碰撞检测模块,用于基于所述基元拟合结果和机器人的关节位置,分别计算每个碰撞检测对的各几何基元之间的基元最小距离或基元最小距离代表,得到所述每个碰撞检测对下的距离集合;分别提取每个所述距离集合中的最小距离和所述最小距离对应的端点的空间坐标;其中,机器人的任意两个关节构成一个所述碰撞检测对;

6、所述碰撞规避模块,用于分别基于所述最小距离和所述最小距离对应的端点的空间坐标,求取每个所述碰撞检测对的关节排斥力矩;对所有所述碰撞检测对的关节排斥力矩求和,得到总关节排斥力矩;

7、所述零力补偿模块,用于基于机器人的关节运动数据计算拖动补偿力矩;

8、所述机器人控制装置,用于结合所述总关节排斥力矩和所述拖动补偿力矩,生成拖动规避运动指令,以指示机器人在被拖动过程中实现自碰撞规避。

9、进一步的,在一个实施例中,所述模型拟合模块包括:连杆提取子模块和位置求取子模块;

10、所述连杆提取子模块,用于基于机器人模型,提取代表机器人关节的各个连杆;

11、所述位置求取子模块,用于提取拟合后的几何基元的位置描述;或,

12、所述模型拟合模块包括:连杆提取子模块、基元拟合子模块和位置求取子模块;

13、所述连杆提取子模块,用于基于机器人模型,提取代表机器人关节的各个连杆;

14、所述基元拟合子模块,用于对每个所述连杆进行所述几何基元拟合;

15、所述位置求取子模块,用于提取拟合后的几何基元的位置描述。

16、进一步的,在一个实施例中,所述碰撞检测模块包括:

17、第一碰撞检测子模块,用于计算每个所述碰撞检测对中的一个连杆的每个所述几何基元相对另一个连杆的每个所述几何基元的基元最小距离或基元最小距离代表,得到所述每个碰撞检测对下的距离集合;

18、数据提取子模块,用于分别提取每个所述距离集合中的最小距离和所述最小距离对应的所述端点的空间坐标;或,

19、当所述几何基元为球体,所述碰撞检测模块包括:

20、第二碰撞检测子模块,用于计算每个所述碰撞检测对中的一个连杆的每个所述几何基元的中心相对另一个连杆的每个所述几何基元的中心的距离,得到所述每个碰撞检测对下的距离集合;

21、数据提取子模块,用于分别提取每个所述距离集合中的最小距离和所述最小距离对应的所述端点的空间坐标。

22、进一步的,在一个实施例中,所述碰撞规避模块包括:

23、矩阵求取子模块,用于求取每个所述距离集合中的最小距离的端点对应的雅各比矩阵;

24、安全判断子模块,用于判断所述距离集合中的最小距离相对预设安全阈值是否满足预设要求;

25、排斥求取子模块,用于若满足预设要求,基于公式(3)求取每个所述碰撞检测对的一个连杆作用在另一个连杆上的排斥力;

26、                           (3)

27、其中,为均为系数;表示所述最小距离;表示所述安全阈值;为所述最小距离位于所述连杆的端点在工作空间的速度;表示所述最小距离位于连杆的端点在机器人坐标系下的坐标;为所述最小距离位于连杆的端点在机器人坐标系下的坐标;

28、力矩映射子模块,用于结合所述雅各比矩阵计算所述排斥力在关节空间映射的所述关节排斥力矩;

29、力矩求和子模块,用于对所有所述碰撞检测对的所述关节排斥力矩求和,得到所述总关节排斥力矩。

30、进一步的,在一个实施例中,所述关节运动数据包括:关节位置和关节速度;和/或,

31、所述零力补偿模块包括:

32、重力力矩求取子模块,用于基于所述关节角度求取机器人关节的所述重力力矩;

33、摩擦力矩求取子模块,用于基于所述关节角速度求取机器人关节的所述摩擦力矩;

34、零力求取子模块,用于结合所述重力力矩和所述摩擦力矩,求取所述拖动补偿力矩。

35、进一步的,在一个实施例中,所述机器人控制装置包括:数据求和子模块和运动控制子模块;

36、所述数据求和子模块,用于对所述总关节排斥力和所述拖动补偿力矩求和,得到结果控制量;

37、所述运动控制子模块,用于以所述结果控制量作为所述拖动规避运动指令。

38、第二方面,本申请实施例提供一种机器人拖动过程中的自碰撞规避方法,应用于机器人系统,所述系统包括机器人和控制器;所述机器人拖动过程中的自碰撞规避方法包括下述步骤:

39、获取机器人模型的基元拟合结果;

40、基于所述基元拟合结果和机器人的关节位置,分别计算每个碰撞检测对的各几何基元之间的基元最小距离或基元最小距离代表,得到所述每个碰撞检测对下的距离集合;分别提取每个所述距离集合中的最小距离和所述最小距离对应的端点的空间坐标;其中,机器人的任意两个关节构成一个所述碰撞检测对;

41、分别基于所述最小距离和所述最小距离对应的端点的空间坐标,求取每个所述碰撞检测对的关节排斥力矩;对所有所述碰撞检测对的关节排斥力矩求和,得到总关节排斥力矩;

42、基于机器人的关节运动数据计算拖动补偿力矩;

43、结合所述总关节排斥力矩和所述拖动补偿力矩,生成拖动规避运动指令,以指示机器人在被拖动过程中实现自碰撞规避。

44、第三方面,本申请实施例提供一种机器人拖动过程中的自碰撞规避装置,所述装置包括:

45、结果获取模块,用于获取机器人模型的基元拟合结果;

46、所述碰撞检测模块,用于基于所述基元拟合结果和机器人的关节位置,分别计算每个碰撞检测对的各几何基元之间的基元最小距离或基元最小距离代表,得到所述每个碰撞检测对下的距离集合;分别提取每个所述距离集合中的最小距离和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种机器人系统,所述系统包括编码器、机器人和控制器;编码器固定于机器人的关节;其特征在于,所述控制器包括:自碰撞规避控制装置和机器人控制装置;所述自碰撞规避控制装置包括:模型拟合模块、碰撞检测模块、碰撞规避模块和零力补偿模块;

2.根据权利要求1所述的机器人系统,其特征在于,所述模型拟合模块包括:连杆提取子模块和位置求取子模块;

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统,其特征在于,所述碰撞检测模块包括:

4.根据权利要求3所述的机器人系统,其特征在于,所述碰撞规避模块包括:

5.根据权利要求1或2所述的机器人系统,其特征在于,所述关节运动数据包括:关节位置和关节速度;和/或,

6.根据权利要求1或2所述的机器人系统,其特征在于,所述机器人控制装置包括:数据求和子模块和运动控制子模块;

7.一种机器人拖动过程中的自碰撞规避方法,应用于机器人系统,所述系统包括机器人和控制器;其特征在于,所述机器人拖动过程中的自碰撞规避方法包括下述步骤:

8.一种机器人拖动过程中的自碰撞规避装置,其特征在于,所述装置包括:

9.一种控制器,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7所述的机器人拖动过程中的自碰撞规避方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7所述的机器人拖动过程中的自碰撞规避方法的步骤。

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【技术特征摘要】

1.一种机器人系统,所述系统包括编码器、机器人和控制器;编码器固定于机器人的关节;其特征在于,所述控制器包括:自碰撞规避控制装置和机器人控制装置;所述自碰撞规避控制装置包括:模型拟合模块、碰撞检测模块、碰撞规避模块和零力补偿模块;

2.根据权利要求1所述的机器人系统,其特征在于,所述模型拟合模块包括:连杆提取子模块和位置求取子模块;

3.根据权利要求1或2所述的机器人系统,其特征在于,所述碰撞检测模块包括:

4.根据权利要求3所述的机器人系统,其特征在于,所述碰撞规避模块包括:

5.根据权利要求1或2所述的机器人系统,其特征在于,所述关节运动数据包括:关节位置和关节速度;和/或,

6.根据权利要求1或2所述的机器人系统...

【专利技术属性】
技术研发人员:阳涵疆张恒第许晋诚
申请(专利权)人:帕西尼感知科技深圳有限公司
类型:发明
国别省市:

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