(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 202211302722.3 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 国网智能科技股份有限公司 地址 250000 山东省济南市高新孙村片区 飞跃大道以南、 26号路以东 （ICT产业 园内） 电力 智能机器人生产项目101 (72)发明人 白金辉　王海磊　张峰　贾娟　 隗建广　贾昭鑫　张斌　郭锐　 孙志周　司金保　陈斌　李希智　 林洪川　刘丕玉　张海龙　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 李琳 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01)B25J 19/02(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂力矩主动柔顺精确控制方法及 系统 (57)摘要 本发明提供了一种机械臂力矩主动柔顺精 确控制方法及系统， 本发明机械臂先以位置控制 模式实现对目标位置处的自主规划作业轨迹及 作业姿态， 随后以力的阻抗控制模式实现主动柔 顺控制， 与目标环境进行接触作业， 根据机械臂 末端的期望位姿与实测位姿差值估计末端受力 情况， 从而判断是否准确碰触被操作对象， 随后 通过作业工具的力反馈检测作业过程是否正常， 并在操作失败或受力方向不符合预期时及时中 止并重试， 从而提升机械臂自主作业的稳定性， 保证机械臂运动过程平稳的同时， 精确控制机械 臂末端与环 境的接触力， 满足工业机械臂的生产 要求。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115502979 A 2022.12.23 CN 115502979 A 1.一种机 械臂力矩主动柔 顺精确控制方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 获取目标作业环境信息， 将目标作业 位置发送给机 械臂； 以位置控制模式控制机 械臂， 实现对目标位置处的自主规划作业轨 迹及作业姿态； 以力的阻抗控制模式实现机械臂末端与目标环境接触作业的主动 柔顺控制， 根据机械 臂末端的期望位姿与实测位姿差值估计末端受力情况， 判断是否准确碰触被操作对 象， 并 调节机械臂末端与环境间的接触力。 2.如权利要求1所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制方法， 其特征是， 以位置控制 模式控制 机械臂时以机械臂关节的位置、 速度和加速度为期望， 对机械臂的期望轨迹进行 跟踪。 3.如权利要求1或2所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制方法， 其特征是， 以位置 控制模式控制机械臂的具体过程包括采用三次样条插补法， 在起始 点与目标作业位置之间 形成带速度、 加速度和时间信息的一系列路径点， 求解运动学方程， 进 行机械臂逆运动学分 析， 根据轨迹规划产生的路径 点信息， 求出各个路径点机械臂各个关节的运动角度， 通过机 械臂各关节运动使机 械臂末端通过 上述一系列路径点 准确到达目标位置 。 4.如权利要求1所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制方法， 其特征是， 以力的 阻抗 控制模式实现机械臂末端与目标环境接触作业的主动柔顺控制的过程中， 内部回路采用 PID方法进行关节驱动力矩闭环控制， 外 部回路将轨 迹偏差转 化为力偏差 。 5.如权利要求1所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制方法， 其特征是， 将机械臂末 端实际轨 迹与期望 轨迹的偏差转 化为关节驱动来调节机 械臂末端与环境间的接触力。 6.如权利要求1所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制方法， 其特征是， 在机械臂运 动控制过程中， 实时进 行碰撞检测， 若因作业环 境改变使机械臂碰到人或设备， 根据机械臂 力的反馈使机 械臂立刻停止作业。 7.一种机 械臂力矩主动柔 顺精确控制系统， 其特 征是， 包括： 检测单元， 被配置为获取目标作业环境信息， 将目标作业 位置发送给机 械臂； 位置控制单元， 被配置为以位置控制模式控制机械臂， 实现对目标位置处的自主规划 作业轨迹及作业姿态； 阻抗控制单元， 被配置为以力的 阻抗控制模式实现机械臂末端与目标环境接触作业的 主动柔顺控制， 根据机械臂末端的期望位姿与实测位姿差值估计末端受力情况， 判断是否 准确碰触 被操作对象， 并调节机 械臂末端与环境间的接触力。 8.如权利要求7所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制系统， 其特征是， 所述检测单 元包括布设在机械臂末端的深度相 机、 六维力传感器， 所述深度相 机用于识别作业 目标的 特征点， 获得机械臂对作业目标位置信息， 所述六维力 传感器， 用于获取机械臂末端与目标 环境接触作业的接触力。 9.如权利要求7所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制系统， 其特征是， 所述控制系 统和机械臂通讯， 所述控制系统采用点对点的分布式通信机制。 10.如权利要求7所述的一种机械臂力矩主动柔顺精确控制系统， 其特征是， 所述控制 系统还包括机械臂 运动学编译器， 用于求解运动学方程， 进 行机械臂逆运动学分析， 根据轨 迹规划产生的路径点信息， 求出 各个路径点机 械臂各个关节的运动角度。 11.一种计算机可读存储介质， 其特征是， 其中存储有多条指令， 所述指令适于由终端权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115502979 A 2设备的处 理器加载并执 行权利要求1 ‑6中任一项所述的方法中的步骤。 12.一种终端设备， 其特征是， 包括处理器和计算机可读存储介质， 处理器用于实现各 指令； 计算机可读存储介质用于存储多条指令， 所述指令适于由处理器加载并执行权利要 求1‑6中任一项所述的方法中的步骤。 13.一种机器人， 其特征是， 执行权利要求1 ‑6中任一项所述的方法中的步骤， 包括权利 要求7‑10中任一项所述的系统。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115502979 A 3