(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 202210702989.5 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 法奥意威(苏州)机 器人系统有限公 司 地址 215000 江苏省苏州市高新区竹园路 209号2号楼1810室 (72)发明人 张毛飞　姚庭　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 专利代理师 杜杨 (51)Int.Cl. B25J 19/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 关节刚度检测方法、 机器人运动控制方法及 相关装置 (57)摘要 本申请提供一种关节刚度检测方法、 机器人 运动控制方法及相关装置， 涉及机器人技术领 域。 本申请通过在承 载底座上固定安装负载施加 单元并可拆卸安装待检测机器人关节， 使负载施 加单元通过第一联轴器与待检测机器人关节固 定连接， 由负载施加单元在处于制动状态的待检 测机器人关节上施加外部扭矩负载， 接着通过扭 转角采集单元采集待检测机器人关节在外部扭 矩负载作用下产生的扭转角度， 然后由数据处理 单元获取处于制动状态的待检测机器人关节在 不同外部扭矩负载作用下各自对应的扭转角度 数据进行数据拟合， 从而 得以通过简单的系统组 成快速且精准地测定出机器人关节的关节刚度 特性分布状况， 以便于后续高精 准度的机器人控 制补偿作业的有效开展。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 115070823 A 2022.09.20 CN 115070823 A 1.一种关节刚度检测系统， 其特征在于， 所述检测系统包括承载底座、 负载施加单元、 扭转角采集单 元、 数据处 理单元及第一联轴器； 所述负载施加单元固定安装在所述承载底座上， 待检测机器人关节可拆卸地安装在所 述承载底座上， 其中所述负载施加单元通过所述第一联轴器与所述待检测机器人关节固定 连接， 用于在处于制动状态的所述待检测机器人关节上施加外 部扭矩负载； 所述扭转角采集单元用于采集处于制动状态的所述待检测机器人关节在所述外部扭 矩负载作用下产生的扭转角度； 所述数据处理单元与 所述负载施加单元和所述扭转角采集单元分别通信连接， 用于获 取处于制动状态的所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的扭转角 度数据进 行数据拟合， 得到所述待检测机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载之 间的特性 关联关系。 2.根据权利要求1所述的检测系统， 其特征在于， 所述负载施加单元包括扭矩传感器、 第二联轴器及负载输出组件， 其中所述第二联轴器与所述第一联轴器各自的旋转轴相互重 合； 所述扭矩传感器通过所述第 二联轴器与 所述负载输出组件固定连接， 用于检测所述负 载输出组件产生的扭矩负载； 所述扭矩传感器通过所述第 一联轴器与 所述待检测机器人关节的电机转轴固定连接， 用于将所述负载输出组件产生的扭矩负载传递到所述待检测机器人关节上。 3.根据权利要求2所述的检测系统， 其特征在于， 所述负载输出组件包括伺 服电机及减 速机； 所述伺服电机的电机转轴经所述减速机与连接所述扭矩传感器的所述第二联轴器固 定连接， 其中所述减速 机用于调节所述伺服电机 输出的扭矩负载 大小。 4.根据权利要求1 ‑3中任意一项所述的检测系统， 其特征在于， 所述检测系统还包括供 电单元； 所述供电单元与所述负载施加单元、 所述扭转角采集单元及所述数据处理单元分别电 性连接， 用于 向所述负载施加单元、 所述扭转角采集单元及所述数据 处理单元分别提供电 能。 5.一种关节刚度检测方法， 其特征在于， 所述检测方法应用于权利要求1 ‑4中任意一项 所述的关节刚度检测系统， 所述检测方法包括： 控制负载施加单元在处于制动状态的待检测机器人关节上施加不同数值的外部扭矩 负载， 并控制扭转角采集单元采集所述待检测机器人关节在对应外部扭矩负载作用下产生 的扭转角度； 调用数据处理单元根据所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下产生的扭 转角度数据， 计算所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对应的刚度参数 值； 调用所述数据处理单元对所述待检测机器人关节在不同外部扭矩负载作用下各自对 应的刚度参数值进行数据拟合， 得到所述待检测机器人关节在制动状态下的刚度参数与外 部扭矩负载之间的特性关联关系。 6.根据权利要求5所述的检测方法， 其特征在于， 机器人关节的刚度参数与外部扭矩负权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115070823 A 2载和扭转角度之间的运动学关系采用如下式子进行表示： Τ＝K*Δq； 其中， Τ用于表示机器人关节当前所受 的外部扭矩负载， K用于表示机器人关节在外部 扭矩负载Τ作用下 的刚度参数， Δq用于表示机器人关节在外部扭矩负载Τ作用下 的扭转 角度。 7.一种机器人运动控制方法， 其特 征在于， 所述控制方法包括： 获取作业机器人的目标机器人关节当前的关节控制 指令、 实际扭矩负载及实际关节角 度； 根据预存的所述目标机器人关节在制动状态下的刚度参数与外部扭矩负载之间的特 性关联关系， 计算与所述实际扭矩负载匹配的目标刚度参数值， 其中所述 目标机器人关节 的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系通过采用权利要求5或6所述的关节刚度 检测方法对所述目标机器人关节进行检测得到； 根据所述实际关节角度、 所述目标刚度参数值及所述关节控制 指令包括的期望关节角 度， 计算所述目标机器人关节按照所述关节控制指令运行时的待补偿关节扭矩； 根据所述待补偿关节扭矩对所述关节控制 指令进行控制补偿， 得到对应的目标控制 指 令； 按照所述目标控制指令控制所述目标机器人关节进行运动。 8.一种机器人运动控制装置， 其特 征在于， 所述控制装置包括： 关节数据获取模块， 用于获取作业机器人的目标机器人关节当前的关节控制指令、 实 际扭矩负载及实际关节角度； 关节刚度计算模块， 用于根据 预存的所述目标机器人关节在制动状态下的刚度参数与 外部扭矩负载之间的特性关联关系， 计算与所述实际扭矩负载匹配的目标刚度参数值， 其 中所述目标机器人关节的刚度参数与外部扭矩负载之间的特性关联关系通过采用权利要 求5或6所述的关节刚度检测方法对所述目标机器人关节进行检测得到； 补偿扭矩计算模块， 用于根据所述实 际关节角度、 所述目标刚度参数值及所述关节控 制指令包括的期望 关节角度， 计算所述目标机器人关节按照所述关节控制指令运行时的待 补偿关节扭矩； 关节指令补偿模块， 用于根据所述待补偿关节扭矩对所述关节控制指令进行控制补 偿， 得到对应的目标控制指令； 关节运动控制模块， 用于按照所述目标控制指令控制所述目标机器人关节进行运动。 9.一种机器人控制设备， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 所述存储器存储有能够被 所述处理器执行的计算机程序， 所述处理器可执行所述计算机程序， 实现权利要求7所述的 机器人运动控制方法。 10.一种可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被处理 器执行时， 实现权利要求5 ‑6中任意一项所述的关节刚度检测方法， 或者实现权利要求7所 述的机器人运动控制方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115070823 A 3