基于二阶前馈外力观测器的机械臂碰撞策略

针对人机协作过程中的安全问题,提出基于改进广义动量的外力观测器进行外力检测的方法。建立了外力干扰下的简化柔性关节机械臂动力学模型,通过受力分析证实模型能够识别发生碰撞时的机器人关节等效外力。设计了一种二阶前馈外力观测器用来检测外力,并依据观测器的观测值设定了动态阈值,当观测值超过动态阈值的限定范围时,控制系统即认为碰撞发生,为保证操作人员和机器人的安全,将立刻切换到碰停模式,实现不同运动速度下的安全反应。通过UniversalRobot5(UR5)轻量机械臂实验平台,验证了外力观测器和动态阈值的有效性与可行性。