CN111504682A - 一种机器人关节扭矩可行性检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了机器人关节扭矩可行性检测方法及***，涉及机器人领域。包括：步骤S1，获取驱动电机驱动驱动轴的输出力矩；步骤S2，获取驱动电机驱动驱动轴的有效力矩；步骤S3，将有效力矩和转动阈值进行比较：判断有效力矩是否大于转动阈值，并分别输出第一、二控制指令；步骤S4，根据第一控制指令，控制转动角度与角度阈值进行比较：判断转动角度是否大于角度阈值，并分别第三、四控制指令；步骤S5，根据第三控制指令，控制驱动电机降低输出力矩；步骤S6，根据第四控制指令，输出告警信息；步骤S7，根据第二控制指令，退出。具有以下有益效果：有效地检测机器人的关节扭矩的可行性，同时还控制关节扭矩大小以保护机器人的关节。

Description

一种机器人关节扭矩可行性检测方法及***

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人关节扭矩可行性检测方法及***。

背景技术

随着科技的进步和人工智能的兴起，越来越多的机器人出现在各个领域，尤其是在人类自身力量完成不了的繁重体力活，此时代替人们执行相关工作，从而实现减少人工的投入或者损失。

机器人在执行繁重任务时，也有其承受最大重量的极限，过大的重量会超出机器人自身关节的最大承受能力，这样的结果往往会对机器人的关节造成不可逆的损害，不但机器人需要执行的任务没有完成，还把机器人给损坏，对于维修机器人费时、费力，还需要一笔不菲的维修费，由此看来对机器人能否胜任繁重任务进行可行性评估检测是多么重要。但是现有技术中缺失这一项目的检测，本发明为了解决上述问题，发明了机器人关节扭矩可行性检测方法和***，对机器人关节扭矩可行性进行检测，同时还控制关节扭矩大小以保护机器人的关节。

发明内容

本发明为了解决上述问题，现提出一种机器人关节扭矩可行性检测方法，所述机器人上设置有若干关节，各所述关节上设置有一转角传感器、一驱动电机和与所述驱动电机连接的一驱动轴，所述驱动电机用于驱动所述驱动轴实现对所述关节进行相应动作，同时所述转角传感器实时采集所述关节进行相应动作而产生的转动角度，具体包括以下步骤：

步骤S1，获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的输出力矩；

步骤S2，获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的有效力矩；

所述有效力矩为所述驱动轴为克服摩擦力后实际有效转动的力矩；

步骤S3，将所述有效力矩和所述预先设置的转动阈值进行比较：

若所述有效力矩大于所述转动阈值，则输出第一控制指令；

若所述有效力矩不大于所述转动阈值，则输出第二控制指令；

步骤S4，根据所述第一控制指令，控制所述转动角度与预先设置的角度阈值进行比较：

若所述转动角度大于所述角度阈值，则输出第三控制指令；

若所述转动角度不大于所述角度阈值，则输出第四控制指令；

步骤S5，根据所述第三控制指令，控制所述驱动电机降低输出力矩；

步骤S6，根据所述第四控制指令，输出告警信息；

步骤S7，根据所述第二控制指令，退出。

优选的，所述步骤S1包括：

步骤S11，测量获得所述驱动电机的初始输出力矩；

步骤S12，对所述初始输出力矩进行滤波处理，获得所述输出力矩。

优选的，所述步骤S2包括：

步骤S21，获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作的驱动力矩；

步骤S22，获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作克服的摩擦力矩；

步骤S23，根据所述驱动力矩和所述摩擦力矩获得所述机器人的所述有效力矩。

优选的，所述步骤S5包括：

步骤S51，在预设时间内实时检测所述输出力矩，获得检测力矩；

步骤S52，降低所述检测力矩直到所述检测力矩低于所述转动阈值。

优选的，所述机器人为六轴关节机器人。

优选的，所述驱动电机为机器人关节驱动电机。

一种机器人关节扭矩可行性检测***，应用于机器人关节扭矩可行性检测方法，包括：

第一检测模块，用于获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的输出力矩；

第二检测模块，用于获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的有效力矩；

所述有效力矩为所述驱动轴为克服摩擦力后实际有效转动的力矩；

第一比较模块，分别连接所述第一检测模块和所述第二检测模块，用于将所述有效力矩和所述预先设置的转动阈值进行比较，在所述有效力矩大于所述转动阈值时，输出第一控制指令；以及在所述有效力矩不大于所述转动阈值时，输出第二控制指令；

第二比较模块，连接所述第一比较模块，用于根据所述第一控制指令，控制所述转动角度与预先设置的角度阈值进行比较，在所述转动角度大于所述角度阈值，则输出第三控制指令，以及在所述转动角度不大于所述角度阈值，则输出第四控制指令；

第一执行模块，连接所述第二比较模块，用于根据所述第三控制指令，控制所述驱动电机降低输出力矩；

第二执行模块，连接所述第二比较模块，用于根据所述第四控制指令，输出告警信息；

第三执行模块，连接所述第一比较模块，用于根据所述第二控制指令，退出。

优选的，所述第一检测模块包括：

测量单元，用于测量获得所述驱动电机的初始输出力矩；

第一处理单元，连接所述测量单元，用于对所述初始输出力矩进行滤波处理，获得所述输出力矩。

优选的，所述第二检测模块包括：

第二测量单元，用于对所述驱动轴驱动的圈数进行测量，获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作的驱动力矩；

第三测量单元，连接所述第二测量单元，用于获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作克服的摩擦力矩；

第二处理单元，连接所述第二测量单元和所述第三测量单元，用于根据所述驱动力矩和所述摩擦力矩获得所述机器人的所述有效力矩。

优选的，所述第一执行模块包括：

检测单元，用于在预设时间内实时检测所述输出力矩，获得检测力矩；

调整单元，连接所述检测单元，用于降低所述检测力矩直到所述检测力矩低于所述转动阈值。

具有以下有益效果：

本发明通过将驱动轴的有效力矩和关节的转动角度结合检测机器人关节扭矩的可行性，可以有效地检测机器人的关节扭矩的可行性，同时还控制关节扭矩大小以保护机器人的关节。

附图说明

图1为本发明较佳的实施例中，一种机器人关节扭矩可行性检测方法的流程示意图；

图2为本发明较佳的实施例中，获得输出力矩的流程示意图；

图3为本发明较佳的实施例中，获得有效力矩的流程示意图；

图4为本发明较佳的实施例中，控制输出力矩的的流程示意图；

图5为本发明较佳的实施例中，一种机器人关节扭矩可行性检测***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明为了解决上述问题，现提出一种机器人关节扭矩可行性检测方法，机器人上设置有若干关节，各关节上设置有一转角传感器、一驱动电机和与驱动电机连接的一驱动轴，驱动电机用于驱动驱动轴实现对关节进行相应动作，同时转角传感器实时采集关节进行相应动作而产生的转动角度，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S1，获取驱动电机驱动驱动轴的输出力矩；

步骤S2，获取驱动电机驱动驱动轴的有效力矩；

有效力矩为驱动轴为克服摩擦力后实际有效转动的力矩；

步骤S3，将有效力矩和预先设置的转动阈值进行比较：

若有效力矩大于转动阈值，则输出第一控制指令；

若有效力矩不大于转动阈值，则输出第二控制指令；

步骤S4，根据第一控制指令，控制转动角度与预先设置的角度阈值进行比较：

若转动角度大于角度阈值，则输出第三控制指令；

若转动角度不大于角度阈值，则输出第四控制指令；

步骤S5，根据第三控制指令，控制驱动电机降低输出力矩；

步骤S6，根据第四控制指令，输出告警信息；

步骤S7，根据第二控制指令，退出。

具体地，本实施例中，将驱动轴的有效力矩和关节的转动角度结合检测机器人关节扭矩的可行性，可以有效地检测机器人的关节扭矩的可行性，同时还控制关节扭矩大小以保护机器人的关节。

首先，获取机器人上的驱动电机的输出力矩，输出力矩表征驱动电机的驱动能力，然后再获取机器人上的驱动轴上的有效力矩；有效力矩为驱动轴因摩擦未对机器人产生有效动作路径而损失的力矩，摩擦力矩为驱动轴为了克服驱动轴的摩擦力而消耗的力矩；根据输出力矩和摩擦力矩而获得机器人的正真产生有效作用的有效力矩，通过将该有效力矩和预先设置的转动阈值进行比较，当有效力矩大于转动阈值，机器人存在一定的有效力矩过大而损坏的风险，必须采取一定措施，具体地，针对转动角度大于角度阈值时，控制驱动电机降低输出力矩，消除对机器人关节的有害影响，当然也可以同步输出语音告警，当转动角度不大于角度阈值时，对机器人的关节的有害影响不是很大，但需要引起重视，此时输出告警信息，提醒操作者重视有效力矩大于转动阈值，需要时刻关注；当有效力矩不大于转动阈值，则说明完全在关节可以承受之中，不需要过多关注，机器人也不需要对此采取任何措施。

本发明较佳的实施例中，如图2所示，步骤S1包括：

步骤S11，测量获得驱动电机的初始输出力矩；

步骤S12，对初始输出力矩进行滤波处理，获得输出力矩。

具体地，本实施例中，首先测量驱动电机的一个初始输出力矩，然后再通过对该初始输出力矩进行滤波处理，消除干扰，得到一个真实可靠的输出力矩。

本发明较佳的实施例中，如图3所示，步骤S2包括：

步骤S21，获取驱动轴驱动关节相应动作的驱动力矩；

步骤S22，获取驱动轴驱动关节相应动作克服的摩擦力矩；

步骤S23，根据驱动力矩和摩擦力矩获得机器人的有效力矩。

具体地，本实施例中，获取驱动轴驱动关节相应动作的驱动力矩，在驱动轴的转动时必然存在摩擦力，然后再获得驱动轴驱动关节相应动作克服的摩擦力矩，最后通过驱动力矩和摩擦力矩获得机器人的有效力矩。

本发明较佳的实施例中，如图4所示，步骤S5包括：

步骤S51，在预设时间内实时检测输出力矩，获得检测力矩；

步骤S52，降低检测力矩直到检测力矩低于转动阈值。

具体地，本实施例中，为了检测输出力矩，得到检测力矩，并降低检测力矩直到检测力矩低于转动阈值。

本发明较佳的实施例中，机器人为六轴关节机器人。

本发明较佳的实施例中，驱动电机为机器人关节驱动电机。

一种机器人关节扭矩可行性检测***，应用于机器人关节扭矩可行性检测方法，如图5所示，包括：

第一检测模块1，用于获取驱动电机驱动驱动轴的输出力矩；

第二检测模块2，用于获取驱动电机驱动驱动轴的有效力矩；

有效力矩为驱动轴为克服摩擦力后实际有效转动的力矩；

第一比较模块3，分别连接第一检测模块1和第二检测模块2，用于将有效力矩和预先设置的转动阈值进行比较，在有效力矩大于转动阈值时，输出第一控制指令；以及在有效力矩不大于转动阈值时，输出第二控制指令；

第二比较模块4，连接第一比较模块3，用于根据第一控制指令，控制转动角度与预先设置的角度阈值进行比较，在转动角度大于角度阈值，则输出第三控制指令，以及在转动角度不大于角度阈值，则输出第四控制指令；

第一执行模块5，连接第二比较模块4，用于根据第三控制指令，控制驱动电机降低输出力矩；

第二执行模块6，连接第二比较模块4，用于根据第四控制指令，输出告警信息；

第三执行模块7，连接第一比较模块3，用于根据第二控制指令，退出。

具体地，本实施例中，通过第一检测模块1和第二检测模块2分别获得驱动电机的输出力矩和驱动轴上的有效力矩；第一比较模块3将有效力矩和转动阈值进行比较，在有效力矩大于转动阈值时，再对转动角度进行分析，当转动角度大于角度阈值时，第一执行模块5控制驱动电机降低输出力矩，消除对机器人关节的有害影响，当然也可以同步输出语音告警，当转动角度不大于角度阈值时，对机器人的关节的有害影响不是很大，但需要引起重视，此时第二执行模块6输出告警信息，提醒操作者重视有效力矩大于转动阈值，达到警示目的；当有效力矩不大于转动阈值，则说明完全在关节可以承受之中，不需要过多关注，第三执行模块7根据指令，退出检测操作，机器人也不需要对此采取其他措施。

本发明较佳的实施例中，第一检测模块1包括：

测量单元11，用于测量获得驱动电机的初始输出力矩；

第一处理单元12，连接测量单元11，用于对初始输出力矩进行滤波处理，获得输出力矩。

本发明较佳的实施例中，第二检测模块2包括：

第二测量单元21，用于对驱动轴驱动的圈数进行测量，获取驱动轴驱动关节相应动作的驱动力矩；

第三测量单元22，连接第二测量单元21，用于获取驱动轴驱动关节相应动作克服的摩擦力矩；

第二处理单元23，连接第二测量单元21和第三测量单元22，用于根据驱动力矩和摩擦力矩获得机器人的有效力矩。

本发明较佳的实施例中，第一执行模块5包括：

检测单元51，用于在预设时间内实时检测输出力矩，获得检测力矩；

调整单元52，连接检测单元51，用于降低检测力矩直到检测力矩低于转动阈值。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人关节扭矩可行性检测方法，其特征在于，所述机器人上设置有若干关节，各所述关节上设置有一转角传感器、一驱动电机和与所述驱动电机连接的一驱动轴，所述驱动电机用于驱动所述驱动轴实现对所述关节进行相应动作，同时所述转角传感器实时采集所述关节进行相应动作而产生的转动角度，具体包括以下步骤：

步骤S1，获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的输出力矩；

步骤S2，获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的有效力矩；

所述有效力矩为所述驱动轴为克服摩擦力后实际有效转动的力矩；

步骤S3，将所述有效力矩和所述预先设置的转动阈值进行比较：

若所述有效力矩大于所述转动阈值，则输出第一控制指令；

若所述有效力矩不大于所述转动阈值，则输出第二控制指令；

步骤S4，根据所述第一控制指令，控制所述转动角度与预先设置的角度阈值进行比较：

若所述转动角度大于所述角度阈值，则输出第三控制指令；

若所述转动角度不大于所述角度阈值，则输出第四控制指令；

步骤S5，根据所述第三控制指令，控制所述驱动电机降低所述输出力矩；

步骤S6，根据所述第四控制指令，输出告警信息；

步骤S7，根据所述第二控制指令，退出。

2.根据权利要求1所述的机器人关节扭矩可行性检测方法,其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11，测量获得所述驱动电机的初始输出力矩；

步骤S12，对所述初始输出力矩进行滤波处理，获得所述输出力矩。

3.根据权利要求1所述的机器人关节扭矩可行性检测方法,其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21，获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作的驱动力矩；

步骤S22，获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作克服的摩擦力矩；

步骤S23，根据所述驱动力矩和所述摩擦力矩获得所述机器人的所述有效力矩。

4.根据权利要求3所述的机器人关节扭矩可行性检测方法,其特征在于，所述步骤S5包括：

步骤S51，在预设时间内实时检测所述输出力矩，获得检测力矩；

步骤S52，降低所述检测力矩直到所述检测力矩低于所述转动阈值。

5.根据权利要求1所述的机器人关节扭矩可行性检测方法,其特征在于，所述机器人为六轴关节机器人。

6.根据权利要求1所述的机器人关节扭矩可行性检测方法,其特征在于，所述驱动电机为机器人关节驱动电机。

7.一种机器人关节扭矩可行性检测***，其特征在于，应用于如权利要求1至6所述的机器人关节扭矩可行性检测方法，包括：

第一检测模块，用于获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的输出力矩；

第二检测模块，用于获取所述驱动电机驱动所述驱动轴的有效力矩；

所述有效力矩为所述驱动轴为克服摩擦力后实际有效转动的力矩；

第一比较模块，分别连接所述第一检测模块和所述第二检测模块，用于将所述有效力矩和所述预先设置的转动阈值进行比较，在所述有效力矩大于所述转动阈值时，输出第一控制指令；以及在所述有效力矩不大于所述转动阈值时，输出第二控制指令；

第二比较模块，连接所述第一比较模块，用于根据所述第一控制指令，控制所述转动角度与预先设置的角度阈值进行比较，在所述转动角度大于所述角度阈值，则输出第三控制指令，以及在所述转动角度不大于所述角度阈值，则输出第四控制指令；

第一执行模块，连接所述第二比较模块，用于根据所述第三控制指令，控制所述驱动电机降低输出力矩；

第二执行模块，连接所述第二比较模块，用于根据所述第四控制指令，输出告警信息；

第三执行模块，连接所述第一比较模块，用于根据所述第二控制指令，退出。

8.根据权利要求7所述的机器人关节扭矩可行性检测***，其特征在于，所述第一检测模块包括：

测量单元，用于测量获得所述驱动电机的初始输出力矩；

第一处理单元，连接所述测量单元，用于对所述初始输出力矩进行滤波处理，获得所述输出力矩。

9.根据权利要求7所述的机器人关节扭矩可行性检测***，其特征在于，所述第二检测模块包括：

第二测量单元，用于对所述驱动轴驱动的圈数进行测量，获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作的驱动力矩；

第三测量单元，连接所述第二测量单元，用于获取所述驱动轴驱动所述关节相应动作克服的摩擦力矩；

第二处理单元，连接所述第二测量单元和所述第三测量单元，用于根据所述驱动力矩和所述摩擦力矩获得所述机器人的所述有效力矩。

10.根据权利要求7所述的机器人关节扭矩可行性检测***，其特征在于，所述第一执行模块包括：

检测单元，用于在预设时间内实时检测所述输出力矩，获得检测力矩；

调整单元，连接所述检测单元，用于降低所述检测力矩直到所述检测力矩低于所述转动阈值。

Images