基于二阶前馈外力观测器的机械臂碰撞策略

来源：计算机集成制造系统杂志2019年第7期北京时间：

作者：张建华,蔡灿,刘璇,张明路

单位：河北工业大学机械工程学院

摘要：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Universal Robot 5(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。

关键词：机械臂,碰撞检测,改进外力观测器,动态阈值,安全机制

基金资助：国家自然科学基金资助项目(E51575157,61473113);河北省自然科学基金重点资助项目(E2016202342,F2017202062);河北省高等学校科学技术研究资助项目(QN2014089)。