(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 202210817967.3 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 遨博 （北京） 智能科技股份有限公司 地址 102300 北京市海淀区农科院西路6号 海青大厦10层 (72)发明人 魏洪兴　崔元洋　刘刚　袁紫衣　 (74)专利代理 机构 常州佰业腾飞专利代理事务 所(普通合伙) 32231 专利代理师 陈红桥 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/00(2006.01) (54)发明名称 机器人的奇异防护方法和机 器人系统 (57)摘要 本发明提供了一种机器人的奇异防护方法 和机器人系统， 其中， 所述方法包括以下步骤： 构 建机器人的运动学模型； 规划机器人的运行轨 迹； 根据运行轨迹控制机器人的关节运动； 根据 运动学模型得到当前运动时刻机器人关节构型 的雅克比矩阵； 根据雅克比矩阵判断下一运动时 刻机器人关节构型的变化趋势； 根据变化趋势调 整运行轨迹以控制所述机器人通过奇异临域。 本 发明只需判断机器人是否接近或者远离奇异点， 而不需判断距离奇异点的距离， 从而能够降低计 算难度， 使其具有较好的通用性； 并且还能够保 证机器人准确执行期望 路径， 从而确保机器人运 动的安全性和路径 精度。 权利要求书2页 说明书9页 附图6页 CN 115157251 A 2022.10.11 CN 115157251 A 1.一种机器人的奇异防护方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 构建机器人的运动学模型； 规划所述机器人的运行轨 迹； 根据所述 运行轨迹控制所述机器人的关节运动； 根据所述 运动学模型 得到当前运动时刻所述机器人关节构型的雅克比矩阵； 根据所述 雅克比矩阵判断下一 运动时刻所述机器人关节构型的变化趋势； 根据所述变化趋势调整所述 运行轨迹以控制所述机器人通过奇异临域。 2.根据权利要求1所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 其中， 所述机器人关节 构型在下一 运动时刻的变化趋势包括趋向奇异构型和远离奇异构型。 3.根据权利要求2所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述根据 所述变化趋势 调整所述 运行轨迹以控制所述 述机器人通过奇异临域， 具体包括以下步骤： 若所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势为趋向奇异构型， 则通过调 整所述 机器人的最大速度约束条件以重新 规划所述机器人的运行速度； 若所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势为远离奇异构型， 则判断所述机器 人的最大速度约束条件是否变化； 若是， 则将所述机器人的最大速度约束条件调 整为初始值以重新规划所述机器人的运 行速度。 4.根据权利要求3所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述调整所述机器人的 最大速度约束条件为： 采用安全速度更新速度轮廓最大速度。 5.根据权利要求4所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述安全速度的获取方 式为： 获取所述机器人实时反馈的各关节的最大速度和当前运动方向； 根据所述机器人实时反馈的各关节的最大速度和当前运动方向， 以及所述雅克比矩阵 得到所述机器人在当前运动方向上的安全速度。 6.根据权利要求5所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述根据 所述雅克比矩 阵判断下一 运动时刻所述机器人关节构型的变化趋势， 具体包括以下步骤： 计算所述 雅克比矩阵行列式的数值； 根据所述雅克比矩阵行列式的数值来判断所述机器人关节构型在下一运动时刻的变 化趋势。 7.根据权利要求6所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述根据 所述雅克比矩 阵行列式的数值来判断所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化趋势， 具体包括以下步 骤： 采用公式w(q)＝|J JT|实时计算所述 雅克比矩阵行列式的数值； 判断所述数值在下一时刻的变化， 其中， 所述数值在下一时刻的变化包括数值增大和 数值减小； 根据所述数值在下一时刻的变化来判断所述机器人关节构型在下一运动时刻的变化 趋势， 其中， 若所述数值在下一时刻的数值减小， 则判断所述机器人关节构型在下一运动时 刻趋向奇异构型， 若所述数值在下一时刻的数值增大， 则判断所述机器人关节构型在下一 运动时刻远离奇异构型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115157251 A 28.根据权利要求1 ‑7任一项所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述运动学模 型包括正运动学模型和逆运动学模型， 其中， 所述正运动学模型用于根据所述机器人关节构型 得到所述机器人末端的位姿； 所述逆运动学模型用于根据所述机器人末端的位姿得到所述机器人关节构型。 9.根据权利要求6所述的机器人的奇异防护方法， 其特征在于， 所述运行轨迹包括运行 路径和运行速度， 所述 规划所述机器人的运行轨 迹， 具体包括以下步骤： 获取所述机器人的运行设置数据； 根据所述 运行设置数据规划所述机器人的运行路径和运行速度。 10.一种机器人系统， 包括机器人本体、 控制设备和存储在所述控制设备上运行的控制 程序， 其特征在于， 所述控制设备执行所述控制程序时， 实现根据权利要求1 ‑9中任一项所 述的机器人的奇异防护方法， 以控制所述机器人本体通过奇异临域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115157251 A 3