机械工程学报

作者：张建华, 任宝珍, 赵岩, 徐永强, 刘璇

单位：1. 北京科技大学机械工程学院 北京 100083;2. 河北工业大学机械工程学院 天津 300130

关键词：冗余机械臂,二分试探,碰撞检测,安全避障；

基金：天津市自然科学基金（19JCJQJC61600）、河北省自然科学基金（F2020202051）、国家自然科学基金（62003128）和河北省博士后科研项目择优（B2020003020）资助项目。

针对协作机械臂与未知环境安全交互问题，提出基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法，基本思想为碰撞臂杆绕选定二分点旋转微小角位移，期间根据关节电流信息判断是否发生进一步碰撞，从而确定碰撞位置所处二分区间，以此迭代试探缩小碰撞位置估计误差至可接受范围。建立冗余机械臂碰撞臂杆以选定二分点为不动点的逆运动学模型，解决机械臂二分试探运动控制问题；通过简化改进二阶前馈外力观测器，建立基于关节电流的快速碰撞检测算法；根据碰撞位置与碰撞臂杆位姿信息，建立基于包络法的虚拟碰撞空间模型，以近似表征障碍物空间信息。仿真与实验结果表明，所提出的基于二分试探的碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法，可为主从任务转化闭环控制避障算法提供有效的障碍物信息，实现平面冗余机械臂安全避障，提高协作机械臂与环境交互安全性。

来源：2023年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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