一种用于工业机器人虚拟碰撞的传感器开发研究

一种用于工业机器人虚拟碰撞的传感器开发研究

碰撞检测是机器人结构安全的一个基本问题。虽然目前已经有几种常见的方法用于机器人的碰撞检测，但是大都需要专门的传感器以及机器人动态模型的知识。而本文所提出的解决方案则是通过工业机器人的虚拟碰撞传感器来完成。该方案只需要通过传感器测量机器人电机的电流，然后与机器人控制器内部动态模型所需的电流相比较，最后通过计算得到相应残差。虚拟碰撞检测就是通过将当前残差的绝对值与时变正值阈值函数进行比较来实现的，该函数包括待检测的最小碰撞转矩的模型误差和偏置项的估计值等。而传感器灵敏度的确定，则可以先简单地施加一个恒定值，然后随着以后的适应进行改变，从而使得虚拟碰撞检测更快速，鲁棒性更好，还可以避免其他虚假的碰撞警告，尤其是在机器人行为变化较慢的情况下。本文还通过试验来验证了该方案的有效性。

提出了一种增强型的碰撞检测算法，用来实现完整的虚拟碰撞。虚拟传感器需要设定为其使用的机器人执行特定任务所需的最合适的碰撞传感器灵敏度。本文提出的算法目前仅适用于循环运动（典型的工业应用）的情况，因为它需要初始的学习阶段，并需要在此阶段估计阈值函数的偏差项。未来研究可以在灵敏性和鲁棒性方面进一步改进，以用于高精度的工作任务，还可以做一些适当的碰撞后反应，例如通过使用阻抗控制律。

刊名：Sensors（英）

刊期：2017年 第5期

作者：A.Klimchik et al

编译：陈少帅