(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210849954.4 (22)申请日 2022.07.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114918924 A (43)申请公布日 2022.08.19 (73)专利权人 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 王岩　查文斌　张毛飞　丁磊　 姚庭　 (74)专利代理 机构 北京超凡志成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11371 专利代理师 李丙林(51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/00(2006.01) 审查员 徐河杭 (54)发明名称 机器人牵引示教方法、 装置、 电子设备及存 储介质 (57)摘要 本发明属于机器人技术领域， 公开了机器人 牵引示教方法、 装置、 电子设备及存储介质， 该方 法包括： 实时获取机器人关节位置信息； 接收到 机器人关节 位置信息后， 通过差分器和雅克比矩 阵计算机器人的末端速度； 控制器通过阻尼速度 关系计算阻尼系数； 再通过阻抗控制器计算关节 控制力矩； 阻抗控制器输出的关节控制力矩指令 被输出到机器人关节伺服电机， 控制关节进行转 动， 以配合示教者的牵引动作。 本发明提供的机 器人牵引示教方法， 不仅可以低成本的对示教者 的牵引意图进行判断， 还可以使得慢速牵引区更 加平滑。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114918924 B 2022.10.04 CN 114918924 B 1.一种机器人牵引示教方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤S1: 实时获取机器人牵引过程中的关节位置信息； 步骤S2: 接收机器人关节位置信息后， 通过差分器和雅克比矩阵计算机器人末端速 度； 步骤S3: 通过阻尼速度关系计算阻尼函数， 首先计算调节函数 ， 再根据调节函数计算阻尼函数 ， 其中， 、b和c是根据牵引中机器人可 达到的实 际速度范围和实验测量的阻尼系数范围设置的常数， 为所述机器人末端速 度向量的模； 步骤S4: 计算关节控制力矩： ， 其中 为 所述关节控制力 矩，q为所述机器人关节位置信息， 为机器人雅可比矩阵的转置， K和 D分别为阻抗模型的刚度系数和阻尼系数， 阻尼系数 D通过阻尼函数 获得， 为机器人 末端期望位置和实际位置的差值， 为所述机器人末端速度， 为机器人关节速度， 为科氏力矩阵， G(q)为重力项； 步骤S5: 阻抗控制器输出的所述关节控制力矩指令被输出到机器人关节伺服电机， 控 制关节进行转动。 2.根据权利要求1所述的机器人牵引示教方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， c= ， 为最大阻尼系数。 3.根据权利要求2所述的机器人牵引示教方法， 其特征在于， 当 = 时， 阻尼系数 D 变为 。 4.根据权利要求1所述的机器人牵引示教方法， 其特征在于， 所述计算关节控制力矩， 包括： 将机器人在末端笛卡尔空间中对外力呈现出的动态特性用所述阻抗模型表示：  ； 其中，M、D和K为所述阻抗模型的质量、 阻尼和刚度系数， 为机器人的末端期望加速度 和实际加速度的差值， 为机器人末端期望 速度和实际速度的差值， 为机器人末端期望位 置和实际位置的差值， 为机器人末端所受到的接触外力； 将末端实际加速度  转换到机器人关节加速度为  ； 其中， 为机器人末端实际加速度， 为所述机器人末端期望加速度， J(q)为机器人的 雅可比矩阵， 为雅克比矩阵的求 导； 通过机器人逆动力学， 得到所述关节控制力矩为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114918924 B 2其中， 为关节控制力矩， M(q)是所述机器人的惯性矩阵， 是雅克比矩阵的倒 数， 为关节速度的雅克比矩阵， 为雅克比矩阵的转置， 是科氏力矩 阵，G(q)是重力项； 计算系统动态特性函数： ， 为关节加速度， 将 其带入到所述关节控制力矩， 得到更新后的关节控制力矩为  。 5.一种机器人牵引示教装置， 其特 征在于， 该装置包括以下模块： 获取模块:  实时获取机器人牵引过程中的关节位置信息； 处理模块:  接收机器人关节位置信 息后， 通过差分器和雅克比矩阵计算机器人末端速 度； 调节模块 :  通过阻 尼速 度函数关 系计算阻 尼函数 ， 首先 计算 调节函数 ， 再根据调节函数计算阻尼函数 ， 其中， 、b和c 是根据牵引中机器人可达到的实际速度范围和实验测量的阻尼系数范围设置的常数， 为所述机器人末端速度向量的模； 计算模块:  计算关节控制力矩： ， 其中 为所述关节控制力矩， q为所述机器人关节位置信息， 为机器人雅可比矩阵的转置， K 和D分别为阻抗模型的刚度系数和阻尼系数， 阻尼系数 D通过阻尼函数 获得， 为机器 人末端期望位置和实际位置的差值， 为所述机器人末端速度， 为机器人关节速度， 为科氏力矩阵， G(q)为重力项； 控制模块:  阻抗控制器输出的所述关节控制力矩指令被输出到机器人关节伺服电机， 控制关节进行转动。 6.根据权利 要求5所述的机器人牵引示教装置， 其特征在于， 所述调节模块 中，c= ， 为最大阻尼系数。 7.根据权利要求6所述的机器人牵引示教装置， 其特征在于， 当 = 时， 阻尼系数 D 变为 。 8.根据权利要求5所述的机器人牵引示教装置， 其特征在于， 所述计算关节控制力矩， 包括： 首先， 将机器人在末端笛卡尔空间中对外力呈现出的动态特性用所述阻抗模型表示：  ； 其中，M、D和K为所述阻抗模型的质量、 阻尼和刚度系数， 为机器人的末端期望加速度权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114918924 B 3