一种奇异点区域减速保护方法、系统和工业机器人的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本申请设及机器人技术领域，更具体地说，设及一种奇异点区域减速保护方法、系 统和工业机器人。
【背景技术】
[0002] 工业机器人是工业自动化系统中重要的部件之一，当前，多个国家在工业机器人 技术上已经树立了一定的领先优势，尤其是在机器人本体的设计上，相关的基础技术已经 比较成熟，因而众多的机器人厂家在机器人应用上投入了大量精力。对工业机器人的奇异 点处理方法是机器人应用技术中一个主要的技术难点，是工业机器人必然遇到的技术问 题，工业机器人一旦遇到或接近奇异点，就会发生关节运动速度变大的现象，从而导致机器 人停机甚至带来生产安全问题。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本申请提供一种奇异点区域减速保护方法、系统和工业机器人，用于解 决工业机器人因为在奇异点区域因速度变大导致停机或生产安全的问题。
[0004] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[000引一种奇异点区域减速保护方法，应用于具有多个关节的工业机器人，包括步骤：
[0006] 根据所述工业机器人的关节的实时状态数据和目标状态数据计算所述关节的目 标运动速度，所述实时状态数据包括所述关节的实时运动角度和实时时间，所述目标状态 数据包括预设的运动任务所对应的目标运动角度和目标运动时间；
[0007] 当所述关节的位置处于奇异点过渡区域内时，计算所述关节的允许速度；
[0008] 根据所述目标运动速度和所述允许速度对所述关节进行减速保护。
[0009] 可选的，所述根据所述工业机器人的关节的实时状态数据和目标状态数据计算所 述关节的目标运动速度，包括：
[0010] 获取所述实时运动角度和所述实时时间；
[0011] 根据所述实时运动角度、所述实时时间、所述目标运动角度和所述目标运动时间 计算所述目标运动速度。
[0012] 可选的，所述根据所述实时运动角度、所述实时时间、所述目标运动角度和所述目 标运动时间计算所述目标运动速度，包括：
[0013] 根据所述运动任务计算所述关节的目标位置和目标姿态；
[0014] 根据所述目标位置和目标姿态计算出所述目标运动角度和所述目标运动时间；
[0015] 根据所述实时运动角度、所述实时时间、所述目标运动角度和所述目标运动时间 计算所述目标运动速度。
[0016] 可选的，所述根据所述工业机器人的关节的实时状态数据和目标状态数据计算所 述关节的目标运动速度，还包括：
[0017] 当所述关节的运动速度和位置处于异常状态时发出预设的控制指令。
[0018]可选的，所述当所述关节的运动速度和位置处于异常状态时发出预设的控制指 令，包括：
[0019]当所述运动速度超出预设的速度阔值时发出第一控制指令，所述第一控制指令用 于控制所述工业机器人停机；
[0020] 当所述工业机器人的末端的位置超出正常工作区域时发出第二控制指令，所述第 二控制指令用于控制所述工业机器人停机；
[0021] 根据对所述工业机器人的运动位置的判断发出运动状态提示信息。
[0022] -种奇异点区域减速保护系统，应用于具有多个关节的工业机器人，包括：
[0023]实时检测模块，用于根据所述工业机器人的关节的实时状态数据和目标状态数据 计算所述关节的目标运动速度，所述实时状态数据包括所述关节的实时运动角度和实时时 间，所述目标状态数据包括预设的运动任务所对应的目标运动角度和目标运动时间；
[0024]奇异点区域计算模块，用于当所述关节的位置处于奇异点过渡区域内时，计算所 述关节的允许速度；
[0025]奇异点处理模块，用于根据所述目标运动速度和所述允许速度对所述关节进行减 速保护。
[0026]可选的，所述实时检测模块包括：
[0027]本体信息单元，用于获取所述实时运动角度和所述实时时间；
[0028]模型处理单元，用于根据所述实时运动角度、所述实时时间、所述目标运动角度和 所述目标运动时间计算所述目标运动速度。
[0029] 可选的，所述模型处理单元包括：
[0030]正逆解子单元，用于根据所述运动任务计算所述关节的目标位置和目标姿态，并 根据所述目标位置和目标姿态计算出所述目标运动角度和所述目标运动时间；
[0031]速度计算子单元，用于根据所述实时运动角度、所述实时时间、所述目标运动角度 和所述目标运动时间计算所述目标运动速度。
[0032] 可选的，所述实时检测模块还包括：
[0033]警报单元，用于当所述关节的运动速度和位置处于异常状态时发出预设的控制指 令。
[0034]可选的，所述警报单元包括：
[0035]超速警报子单元，用于当所述运动速度超出预设的速度阔值时发出第一控制指 令，所述第一控制指令用于控制所述工业机器人停机；
[0036]工作区域警报子单元，用当所述工业机器人的末端的位置超出正常工作区域时发 出第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述工业机器人停机；
[0037]奇异点区域警报子单元，用于根据对所述工业机器人的运动位置的判断发出运动 状态提不f目息。
[0038] -种工业机器人，设置有如上所述的奇异点区域减速保护系统。
[0039]从上述的技术方案可W看出，本申请公开了一种奇异点区域减速保护方法、系统 和工业机器人，该方法和系统应用于具有多个关节的工业机器人，具体为根据工业机器人 的关节的实时状态数据和目标状态数据计算该关节的目标运动速度，实时状态数据包括关 节的实时运动角度和实时时间，目标状态数据包括预设的运动任务所对应的目标运动角度 和目标运动时间；然后在所述关节的位置处于奇异点过渡区域内时，计算关节的允许位置 和允许速度;最后根据目标运动速度和允许速度对关节进行减速保护，即当关节的运动速 度在奇异点过渡区域内的运动速度超出允许速度后及时控制器进行减速，W避免超速的发 生，从而能够解决工业机器人因为在奇异点区域因速度变大而导致的停机或生产安全的问 题。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0041] 图1为本申请实施例提供的一种奇异点区域减速保护方法的流程图
[0042] 图2为本申请提供的一种工业机器人的D-H模型示意图；
[0043] 图3为本申请另一实施例提供的一种奇异点区域减速保护系统的结构框图；
[0044] 图4为本申请例提供另一种奇异点区域减速保护系统的结构框图；
[0045] 图5为本申请例提供又一种奇异点区域减速保护系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0047] 实施例一
[0048] 图1为本申请实施例提供的一种奇异点区域减速保护方法的流程图。
[0049] 如图1所示，本实施例提供的奇异点区域减速保护方法应用于具有多个关节的工 业机器人，为了方便描述，本实施例所选用的工业机器人具有6个关节。
[0050] 工业机器人通常是用D-H模型进行机器人的结构建模，如图2所示，每两个关节之 间的位置及姿态变换都可W使用四个参数的D-H矩阵进行模拟计算。最常见的6