(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210594812.8 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 武汉久同智能科技有限公司 地址 430000 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区大学园路13号-1华中科技大学科 技园现代服务业基地1号研发楼17层 06号 (72)发明人 熊烁　王昌杰　刘雄　唐沛然　 聂文强　王国栋　周向东　宋宝　 唐小琦　 (74)专利代理 机构 武汉蓝宝石专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 42242 专利代理师 范三霞 (51)Int.Cl. B25J 19/00(2006.01)B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于动态阈值的协作机器人碰撞检测 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于动态阈值的协作机器 人碰撞检测方法及系统， 其方法包括： 根据机器 人动力学模 型、 非线性摩擦模型建立广义动量观 测器， 并确定其残差的时变方程； 根据所述时变 方程和摩 擦换向误差， 确定广义动量观测器残差 的时变阈值边界； 根据所述时变阈值边界辨识广 义动量观测器动态阈值参数； 实时获取比较广义 动量观测器的残差输出并根据其计算所述动态 阈值参数值， 根据动态阈值参数值判断协作机器 人是否发生碰撞。 本发明提供的动态阈值方法能 够跟随观测器误差进行变化， 提高了碰撞检测的 可靠性和灵敏度， 尤其能够避免碰撞检测的漏 报， 进而提升了人机协作中的安全性能。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 114952939 A 2022.08.30 CN 114952939 A 1.一种基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法， 其特 征在于， 包括： 根据机器人动力学模型、 非线性摩擦模型建立广义动量观测器， 并确定其残差的时变 方程； 根据所述时变方程和摩擦换向误差， 确定广义动量观测器残差的时变阈值 边界； 根据所述时变阈值 边界辨识广义动量观测器动态阈值 参数； 实时获取比较广义动量观测器的残差输出， 并根据其计算所述动态阈值参数值， 根据 动态阈值 参数值判断协作机器人 是否发生碰撞。 2.根据权利要求1所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法， 其特征在于， 所述 根据所述时变方程和摩擦换向误差， 确定广义动量观测器残差的时变阈值 边界包括： 基于机器人动力学模型、 非线性摩擦模型提取的参数集， 将所述时变方程分离为第一 误差项与第二误差项； 其中： 第一误差项为动力学模型误差项， 第二误差项为 非线性摩擦模 型项； 根据摩擦换向误差修 正所述第二 误差项； 将第一误差项和第 二误差项中的补偿量作为约束， 确定广义动量观测器残差的时变 阈 值边界。 3.根据权利要求2所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法， 其特征在于， 所述 摩擦换向误差表示 为： 其中， 为摩擦换向误差补偿， fc即摩擦模型参数， β 为指数阶数； 所述第二误差项表示 为： 其中， Ke(t)表示第二误差项， λK为比例系数对角矩阵， δk(t)为非线性摩擦模型的时变 补偿项。 4.根据权利要求2所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法， 其特征在于， 所述 将第一误差项和 第二误差项中的补偿量作为约束， 确定广义动量观测器残差的时变阈值边 界包括： 根据第一误差项和第二误差项中的补偿量的最大值作为广义动量观测器残差的时变 阈值的不 等式约束 项； 根据所述不等式约束项和所述时变方程确定广义动量观测器残差的时变阈值的上界 和下界。 5.根据权利要求1所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法， 其特征在于， 所述 根据所述时变阈值边界辨识广义动量观测器动态阈值参数包括： 通过最小二乘法和时变阈 值边界辨识广义动量观测器动态阈值 参数。 6.根据权利要求1至5任一项所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法， 其特征 在于， 所述时变方程表示 为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114952939 A 2其中， r、 τ、 Z、 P、 f分别表示广 义动量观测器的输出、 力矩、 位置坐标、 广 义动量、 摩擦力； 表示r、 τ、 Z、 P对应的计算或采样所得实际值， *为卷积运算； q表示关节位置参数， k 表示增益系数； ε表示滤波系数， t 表示时间。 7.一种基于动态阈值的协作机器人碰撞检测系统， 其特 征在于， 包括： 第一确定模块， 用于根据机器人动力学模型、 非线性摩擦模型建立广义动量观测器， 并 确定其残差的时变方程； 第二确定模块， 用于根据所述时变方程和摩擦换向误差， 确定广义动量观测器残差的 时变阈值 边界； 辨识模块， 用于根据所述时变阈值 边界辨识广义动量观测器动态阈值 参数； 判断模块， 用于实时获取比较广义动 量观测器的残差输出并根据其计算所述动态阈值 参数值， 根据动态阈值 参数值判断协作机器人 是否发生碰撞。 8.根据权利要求7所述的于动态阈值的协作机器人碰撞检测系统， 其特征在于， 所述第 二确定模块包括： 分离单元， 用于基于机器人动力学模型、 非线性摩擦模型提取的参数集， 将所述时变方 程分离为第一误差项与第二误差项； 其中： 第一误差项为动力学模型误差项， 第二误差项为 非线性摩擦模型项； 修正单元， 用于根据摩擦换向误差修 正所述第二 误差项； 确定单元， 用于将第一误差项和第二误差项中的补偿量作为约束， 确定广义动量观测 器残差的时变阈值 边界。 9.一种电子设备， 包括： 一个或多个处理器； 存储装置， 用于存储一个或多个程序， 其特 征在于， 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行， 使得所述一个或多个处理 器实现如权利要求1至 6任一项所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测方法。 10.一种计算机可读介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 其中， 所述计算机程序 被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的基于动态阈值的协作机器人碰撞检测 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114952939 A 3