基于惯性预测的机器人变刚度碰撞检测系统

针对机器人碰撞检测开关存在弹簧预紧力大、碰撞力阈值高的问题,提出了“惯性预测+电磁伺服”的变刚度模式来弥补该方法的不足。根据机器人手部加速度的测量及预估值实时调节伺服电磁力,碰撞传感器的预紧力由固定的弹簧力与可控电磁力叠加,实现预紧力与手部惯性力的动态平衡,使传感器始终保持高灵敏度。将该碰撞传感器安装于6自由度机器人腕部与手部之间,在碰撞过程中记录触发传感器报警的碰撞力值,实验结果验证了该变刚度碰撞检测方法的可行性。

机器人末端加速度的预测研究

针对传统的机器人加速度动力学建模求解方法的复杂性和实时性差等问题,提出了基于小波包和改进的灰色预测模型相结合的机器人加速度的测量及预估方法。机器人末端加速度的测量值包括了加速度的真实值、噪声信号和重力加速度g的分量,计算去除重力加速度g分量,利用小波包对信号做了去噪处理,再用改进的灰色预测模型对经过处理的信号进行超前预测,解决了滤波信号的时间滞后问题,提高了加速度测量的实时性和前瞻性。仿真和实验结果验证了该方法在机器人末端加速度测量和预估方面的可行性,为机器人的加速度反馈控制及惯性力预测控制提供了基础。

具有惯性补偿的机器人变刚度碰撞传感器研究

针对现有机器人手部碰撞检测装置灵敏度低和适应性差的问题,基于电磁力伺服的可变刚度手部惯性力补偿机制,设计一种具有惯性自适应功能的变刚度机器人碰撞传感器。该传感器的碰撞触发力阈值随机器人手部惯性力而自适应改变,以消除惯性力对碰撞检测的影响并实时提高碰撞检测的灵敏度。碰撞实验结果显示:该电磁变刚度方法可显著降低传感器预紧弹簧的压缩力,提高机器人末端执行器碰撞过程的动态检测灵敏度,进而提升机器人在人机协作中的碰撞检测和安全防护的智能化水平。

基于位移检测的机器人碰撞传感器研究与设计

为了避免机器人末端执行器在工作过程中与周围设备人员发生碰撞,造成设备损坏或者人员伤害,设计一款基于位移检测的机器人碰撞传感器。在对传感器连杆进行力学分析和建立平衡方程式的基础上,根据其碰撞过程中传感器活动部件的运动轨迹,导出了末端执行器空间碰撞力模型及相应的传感器碰撞力阈值计算公式,完成了传感器的设计、动力学仿真、制作装配和静态测试。实验结果表明,该传感器对末端执行器具有碰撞检测和缓冲保护功能,在机器人安全防护和人机协作方面具有一定的应用价值。