一種用于工業(yè)機(jī)器人虛擬碰撞的傳感器開發(fā)研究

碰撞檢測是機(jī)器人結(jié)構(gòu)安全的一個(gè)基本問題。雖然目前已經(jīng)有幾種常見的方法用于機(jī)器人的碰撞檢測，但是大都需要專門的傳感器以及機(jī)器人動(dòng)態(tài)模型的知識(shí)。而本文所提出的解決方案則是通過工業(yè)機(jī)器人的虛擬碰撞傳感器來完成。該方案只需要通過傳感器測量機(jī)器人電機(jī)的電流，然后與機(jī)器人控制器內(nèi)部動(dòng)態(tài)模型所需的電流相比較，最后通過計(jì)算得到相應(yīng)殘差。虛擬碰撞檢測就是通過將當(dāng)前殘差的絕對(duì)值與時(shí)變正值閾值函數(shù)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)的，該函數(shù)包括待檢測的最小碰撞轉(zhuǎn)矩的模型誤差和偏置項(xiàng)的估計(jì)值等。而傳感器靈敏度的確定，則可以先簡單地施加一個(gè)恒定值，然后隨著以后的適應(yīng)進(jìn)行改變，從而使得虛擬碰撞檢測更快速，魯棒性更好，還可以避免其他虛假的碰撞警告，尤其是在機(jī)器人行為變化較慢的情況下。本文還通過試驗(yàn)來驗(yàn)證了該方案的有效性。

提出了一種增強(qiáng)型的碰撞檢測算法，用來實(shí)現(xiàn)完整的虛擬碰撞。虛擬傳感器需要設(shè)定為其使用的機(jī)器人執(zhí)行特定任務(wù)所需的最合適的碰撞傳感器靈敏度。本文提出的算法目前僅適用于循環(huán)運(yùn)動(dòng)（典型的工業(yè)應(yīng)用）的情況，因?yàn)樗枰跏嫉膶W(xué)習(xí)階段，并需要在此階段估計(jì)閾值函數(shù)的偏差項(xiàng)。未來研究可以在靈敏性和魯棒性方面進(jìn)一步改進(jìn)，以用于高精度的工作任務(wù)，還可以做一些適當(dāng)?shù)呐鲎埠蠓磻?yīng)，例如通過使用阻抗控制律。

刊名：Sensors（英）

刊期：2017年 第5期

作者：A.Klimchik et al

編譯：陳少帥