專利名稱：一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種防撞保護裝置及方法，尤指一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置及方法。
背景技術：
一般地，機器人被廣泛運用于電子產品中，如汽車工業、塑料工業、藥品工業及食品工業等領域，用于完成搬取、裝配、噴涂、焊接等操作，以代替人工操作，從而提高生產效率。如，一種真空機器人，用于在一特殊潔凈環境下對硅片加工，其主要功能是實現硅片在不同工位之間快速、高效、可靠的轉移。然而，所述真空機器人的安全問題一直是應用中的一個非常重要的問題。當機器人與人或其它設備協同工作時，不小心發生碰撞會對機器人本體或者周圍設備(尤其是人)造成很大的傷害，尤其在真空機器人工作中，碰撞還會造成晶圓的損壞并且造成真空室的污染。如何在機器人工作中能夠及時檢測到其他設備或者工作人員與機器人將要發生碰撞，并采取有效措施是需要解決的關鍵問題。現有的機器人防碰撞的方法，是采用在機器人本體上安裝距離傳感器，并同時配有距離計算模塊，通過計算模塊計算出的機器人與周圍物體的距離來避免機器人發生碰撞。然而，上述方法適用于服務機器人這樣的移動機器人中，且需要在機器人正面安裝距離傳感器并且所述服務機器人始終朝著正面方向運動即可，而真空機器人的機械手無法安裝這種傳感器，而且真空機械手的運動方向有前有后，若四個方向同時用距離傳感器則成本太大。

發明內容
鑒于以上內容，有必要提供一種成本小，又能及時采取保護措施的無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置及方法。一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，包括有一機器人，所述機器人包括有一規劃的狀態，所述方法包括以下步驟:所述機器人內的一參數設置模組設置機器人防護保護裝置的參數，所述參數包括有一預設閾值；所述機器人內的一觀測模組實時監測所述機器人工作時受到的擾動力，計算出未知擾動，并估計出所述機器人在下一時刻的運動狀態；所述機器人內的一計算模組根據所述觀測模組計算的結果計算出機器人下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值；所述機器人內的一判斷模組判斷所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值是否大于所述預設閾值；所述機器人內的一執行模組在所述判斷模組判斷出所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值大于所述預設閾值時，驅使所述機器人停止工作。在一實施方式中,所述觀測模組為一 Luenberger擾動觀測器。在一實施方式中，所述Luenberger擾動觀測器為一高增益K-濾波器的觀測器。在一實施方式中，所述機器人內的一優化模組對所述Luenberger擾動觀測器訓練，使所述Luenberger擾動觀測器計算出的各參數的權值得到優化。
在一實施方式中，所述優化模組為一神經元網絡，所述神經元網絡采用三層網絡、誤差后向反饋的BP算法。在一實施方式中，所述三層網絡包括一輸入層、一隱藏層及一輸出層。一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置，包括有一機器人，所述機器人包括有一規劃的狀態，所述機器人包括:一參數設置模組，用于設置機器人防護保護裝置的參數，所述參數包括有一預設閾值；一觀測模組，用于實時監測所述機器人工作時受到的擾動力，計算出未知擾動，并估計出所述機器人下一時刻的運動狀態；一計算模組，用于根據所述觀測模組計算的結果計算出機器人下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值；一判斷模組，用于判斷所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值是否大于所述預設閾值；一執行模組，用于在所述判斷模組判斷出所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值大于所述預設閾值時，驅使所述機器人停止工作。在一實施方式中,所述觀測模組為一 Luenberger擾動觀測器。在一實施方式中，所述Luenberger擾動觀測器為一高增益K-濾波器的觀測器。在一實施方式中，所述機器人包括有一優化模組，所述優化模組用于對所述Luenberger擾動觀測器訓練,使所述Luenberger擾動觀測器計算出的各參數的權值得到優化。相較于現有技術，上述無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置及方法中所述觀測模組可實時監測所述機器人工作時受到的擾動力，計算出未知擾動，并估計出所述機器人下一時刻的運動狀態，所述計算模組可計算出機器人下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值，當所述判斷模組判斷到所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值大于所述預設閾值時，所述執行模組驅使所述機器人停止工作。這樣，無需在機器人上安裝距離傳感器，節約了成本，且通過機器人自身就可采取相應的保護措施，非常方便。


圖1是本發明一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置的一較佳實施方式的一組織框架圖。圖2是圖1中機器人的優化模組的一組織架構圖。圖3是本發明一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法的一較佳實施方式的一流程圖。主要元件符號說明
權利要求
1.一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，包括有一機器人，所述機器人包括有一規劃的狀態，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 所述機器人內的一參數設置模組設置機器人防護保護裝置的參數，所述參數包括有一預設閾值； 所述機器人內的一觀測模組實時監測所述機器人工作時受到的擾動力，計算出未知擾動，并估計出所述機器人在下一時刻的運動狀態； 所述機器人內的一計算模組根據所述觀測模組計算的結果計算出機器人下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值； 所述機器人內的一判斷模組判斷所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值是否大于所述預設閾值； 所述機器人內的一執行模組在所述判斷模組判斷出所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值大于所述預設閾值時，驅使所述機器人停止工作。
2.如權利要求1 所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，其特征在于:所述觀測模組為一 Luenberger擾動觀測器。
3.如權利要求2所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，其特征在于:所述Luenberger擾動觀測器為一高增益K-濾波器的觀測器。
4.如權利要求2所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，其特征在于:所述機器人內的一優化模組對所述Luenberger擾動觀測器訓練,使所述Luenberger擾動觀測器計算出的各參數的權值得到優化。
5.如權利要求4所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，其特征在于:所述優化模組為一神經元網絡，所述神經元網絡采用三層網絡、誤差后向反饋的BP算法。
6.如權利要求5所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，其特征在于:所述三層網絡包括一輸入層、一隱藏層及一輸出層。
7.一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置，包括有一機器人，所述機器人包括有一規劃的狀態，其特征在于:所述機器人包括: 一參數設置模組，用于設置機器人防護保護裝置的參數，所述參數包括有一預設閾值； 一觀測模組，用于實時監測所述機器人工作時受到的擾動力，計算出未知擾動，并估計出所述機器人下一時刻的運動狀態； 一計算模組，用于根據所述觀測模組計算的結果計算出機器人下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值； 一判斷模組，用于判斷所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值是否大于所述預設閾值； 一執行模組，用于在所述判斷模組判斷出所述機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值大于所述預設閾值時，驅使所述機器人停止工作。
8.如權利要求1所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置，其特征在于:所述觀測模組為一 Luenberger擾動觀測器。
9.如權利要求8所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置，其特征在于:所述Luenberger擾動觀測器為一高增益K-濾波器的觀測器。
10.如權利要求8所述的無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法，其特征在于:所述機器人包括有一優化模組，所述優化模組用于對所述Luenberger擾動觀測器訓練，使所述Luenberger擾動 觀測器計算出的各參數的權值得到優化。
全文摘要
一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護裝置，包括一機器人，所述機器人包括一規劃的狀態，所述機器人包括一參數設置模組，用于設置機器人防護保護裝置的參數，所述參數包括一預設閾值；一觀測模組，用于實時監測機器人工作時受到的擾動力，計算出未知擾動，并估計出機器人下一時刻的運動狀態；一計算模組，用于計算出機器人下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值；一判斷模組，用于判斷所述差值是否大于所述預設閾值；一執行模組，用于在判斷模組判斷出機器人在下一時刻的運動狀態與機器人規劃的狀態之間的差值大于預設閾值時，驅使機器人停止工作。本發明進一步提供了一種無傳感器的機器人碰撞檢測保護方法。
文檔編號B25J19/04GK103192413SQ20121000378
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者曲道奎, 徐方, 李學威, 李邦宇, 鄒風山, 賈凱, 劉曉帆, 宋吉來 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司