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。

摘要：为了解决机器人辅助微创手术中现有力检测和力反馈技术在实际应用中存在的安装受限、系统不稳定等问题,提出了一种基于动量观测器的微创手术机器人外力安全保障策略。基于动力学模型构建了二阶广义动量观测器,用于观测从手末端执行器上的外力信息。为提高外力观测精度,采用改进的Stri⁃beck摩擦模型并辨识了关节摩擦力矩参数。设计了外力安全保障策略,用于阻止从手末端执行器施加过大的外力。实验结果表明:所提出的外力安全保障策略能够控制从手末端执行器在设定的外力安全阈值内运动,进一步提高了机器人辅助微创手术的安全性。