基于带通滤波二阶动量观测器的机器人碰撞检测

作     者：谢峰 李红杨 甄圣超 魏华伟 XIE Feng;LI Hongyang;ZHEN Shengchao;WEI Huawei

作者机构：安徽大学电气工程及自动化学院合肥230601 中国电信股份有限公司安徽分公司合肥230061 合肥工业大学机械工程学院合肥230009 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975003) 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第21期

页      码：99-111页

摘      要：针对六轴工业机器人在工作过程中可能与周围环境和操作者发生碰撞的问题,提出基于巴特沃斯带通滤波构建二阶动量观测器的机器人碰撞检测方法。通过机器人广义动量与外力矩的解耦性关系,定义二阶动量观测器的观测指标为机器人理论动量与实际动量的偏差值,建立了基于二阶动量观测器的碰撞检测模型,并利用巴特沃斯带通滤波器来优化观测器增益以减小噪声带来的误差,并通过仿真验证了此碰撞观测器的有效性。然后应用基于递减权重的粒子群算法对六轴机器人动力学参数进行整体辨识,采用最小二乘法依次求解出各个关节的最小参数集。最后在ROC6六轴工业机器人平台进行动力学参数辨识和碰撞检测实验,实验结果表明,当机器人在工作中发生碰撞时,所设计的动量观测器可以在0.3 s左右检测到,检测到的碰撞力阈值为21.5 N,可以有效保护操作者和机器人的安全。

主 题 词：六轴工业机器人 碰撞检测 动量观测器 参数辨识 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2024.21.099

馆 藏 号：203156407...