用于改善機器人的靈敏性的方法技術

本發明專利技術提供一種改善機器人的靈敏性的方法，包括：計算步驟、歸納步驟和轉換步驟。計算步驟計算機器人的關節的角速度。歸納步驟通過利用雅克比矩陣將關節的角速度轉換成在機器人的端部的速度，并通過對該速度進行微分，從而確定在機器人的端部的所歸納加速度。轉換步驟通過將在機器人的中部的所歸納加速度乘以機器人的重量來確定在機器人的中部的力，將該力乘以增強比，并利用雅克比矩陣將相乘的結果轉換成關節處的所需轉矩。

Method for improving sensitivity of robot

The invention provides a method for improving the sensitivity of a robot, which comprises a calculation step, an induction step and a conversion step. The computation procedure calculates the angular velocity of the robot joint. The induction step by the angular velocity of the joint into the end of the robot's speed using Jacobian matrix, and the differential of the speed, so as to determine in the end of the robot's acceleration induction. In the transformation step by induction of the robot acceleration multiplied by the weight of the middle in the middle of the robot to determine the force, the force multiplied by the enhancement ratio, and the Jacobian matrix multiplies the results into the joint torque.

【技術實現步驟摘要】
用于改善機器人的靈敏性的方法相關申請的交叉引用本申請基于并要求2012年12月17日在韓國知識產權局提出的韓國專利申請第10-2012-0147922號的優先權，其全部內容通過引用的方式合并入本文。
當前的專利技術構思涉及改善機器人的靈敏性的方法，其能夠通過測量機器人的關節的角度（甚至不需要使用特定的傳感器），并通過放大和反映驅動轉矩的角度，從而改善機器人的驅動靈敏性。
技術介紹
當按照穿戴者的意圖提舉重物時，可穿戴式肌肉輔助機器人能夠舉起重物，因為力從穿戴者傳送給機器人，所傳送的力經由機器人而放大。當前的專利技術構思涉及一種能夠改善可穿戴式機器人的靈敏性的方法，以將意圖良好地從穿戴者傳送到可穿戴式機器人，即，以最大程度將力從穿戴者傳送給機器人。現有技術中的可穿戴式肌肉輔助機器人，通過附著在穿戴者身體的EMG（肌動電流圖）傳感器或安裝在機器人的驅動關節上的轉矩傳感器，來查明穿戴者的意圖。使用EMG傳感器的方法，通過從肌肉的收縮和松弛確定穿戴者的運動意圖的信號，并在隨后將信號發送給機器人控制器，從而驅動致動器。這種方法存在的問題是，當穿戴者移動時，EMG傳感器并非精確地與身體緊密接觸，以致穿戴者運動意圖的信號在許多情況下會失真。另一方面，利用轉矩傳感器的方法測量在機器人的驅動關節中施加的所有轉矩，并通過區別用于驅動機器人關節的轉矩與從穿戴者傳送給機器人的轉矩來反映穿戴者的意圖。不過，利用轉矩傳感器會降低機器人的耐久性，并且存在需要昂貴的轉矩傳感器的負擔。在名稱為“機器人控制系統”的JP2000-218577A現有技術中，提供一種機器人控制系統，其包括驅動單元位置伺服裝置，用于控制機器人的驅動單元的位置以遵從給定的伺服指令值，該裝置具備驅動單元位置反饋回路和驅動單元速度反饋回路。機器人控制系統包括：位置誤差計算裝置，計算機器人的驅動單元的位置指令值與驅動單元的當前位置之間的差異；校正量計算裝置，計算位置誤差計算裝置的輸出與設定為預定值的位置增益校正系數的乘積；加法單元，將驅動單元的當前位置加至校正量計算裝置的輸出；速度增益校正單元，將機器人的驅動單元的速度乘以預定的速度增益校正系數；以及校正指令值計算單元，通過使速度增益校正裝置的輸出與加法裝置的輸出相加，來計算校正指令值。校正指令計算裝置的輸出被輸入驅動單元位置伺服裝置，作為關節的伺服指令值。然而，即使按照這樣的技術，也必須通過預先計算機器人的驅動值來獲知末端的位移。因此，存在的問題是，該技術未提出一種方法，當穿戴者隨意移動時，通過查明穿戴者的意圖而改善靈敏性，而無需查找位移并利用可穿戴式機器人中的獨立傳感器。
技術實現思路
當前的專利技術構思致力于解決上述問題，且當前專利技術構思的目的是提供一種改善機器人的靈敏性的方法，其能夠通過測量機器人的關節的角度（甚至不需要使用特定的傳感器），并通過放大和反映驅動轉矩，從而改善機器人的驅動靈敏性。當前專利技術構思的一個方面涉及改善機器人的靈敏性的方法。該方法包括：計算步驟，計算機器人的關節的角速度；歸納步驟，通過利用雅克比（Jacobian）矩陣將關節的角速度轉換成在機器人的端部的速度，并通過對速度進行微分，從而得出端部的加速度。轉換步驟通過將中部的歸納加速度乘以重量來得出中部的力，將力乘以增強比，隨后利用雅克比矩陣將結果轉換成關節處的所需轉矩。計算步驟可使用機器人關節處的編碼器，計算由穿戴者的操作引起的關節的角速度。轉換步驟可將歸納的加速度的軸向分量歸一化為0與1之間的值，并通過將歸一化的加速度乘以重量，從而得出端部處的力。歸納步驟可通過使用低通濾波器(LPF)對轉換的速度進行濾波，隨后對濾波后速度進行微分，從而得出端部處的加速度。轉換步驟可通過使用LPF對所歸納的加速度進行濾波，隨后將濾波后加速度乘以重量，從而得出端部的力。轉換步驟可利用LPF查找出端部的力，將濾波后的力乘以增強比，隨后利用雅克比矩陣將結果轉換成關節處的所需轉矩。當前專利技術構思的另一個方面包括一種改善機器人的靈敏性的方法。該方法包括：計算步驟，計算機器人的關節的角速度；第一歸納步驟，通過利用雅克比矩陣將關節的角速度轉換成在機器人端部的速度，并對速度進行微分，從而找出端部的加速度；第二歸納步驟，通過利用雅克比矩陣將與機器人中部連接的關節的角速度轉換成機器人中部的速度，隨后對該速度進行微分，從而得出機器人中部的加速度；第一轉換步驟，通過將端部的所歸納加速度乘以重量來得出端部的力，將該力乘以增強比，隨后利用雅克比矩陣將結果轉換成關節處的所需轉矩；第二轉換步驟，通過將中部的所歸納加速度乘以重量來得出中部的力，將力乘以增強比，隨后利用雅克比矩陣將結果轉換成關節處的所需轉矩。應該理解本文中使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船只和船舶的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。附圖說明當前專利技術構思的上述和其他特征將從本專利技術構思實施方式的更具體描述中清晰得到，正如附圖所示，附圖中相同的附圖標記可以貫穿不同視圖指代相同或相似部件。附圖不一定成比例，重點放在描述本專利技術構思實施方式的原理上。附圖在以下僅以示例的方式給出，因此不限制本專利技術構思，其中：圖1是示出說明根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法的框圖。圖2是示出在根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法中添加濾波器的框圖。圖3是示出根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法的效果的圖表。圖4是機器人的示意圖，用于說明根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法。圖5和6是示出根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法的流程圖。應當理解，所附的附圖并非必然成比例，而只是呈現說明本專利技術構思的基本原理的各種優選特征的表示。本專利技術構思的具體設計特征，包括，例如，具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環境。在附圖中，附圖標記貫穿附圖指代本專利技術構思的相同或等同部件。具體實施方式以下將參考附圖，更詳細地說明本專利技術構思的例子。然而，本專利技術構思的例子可以以不同形式實現，不應被解釋成局限于這里記載的例子。在整個說明書中，相同的附圖標記指代相同的部件。以下參考附圖，說明根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法。圖1是示出說明根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法的框圖。圖2是示出在根據本專利技術構思示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法中添加濾波器的框圖。圖3是示出根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法的效果的圖表。圖4是機器人的示意圖，用于說明根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法。圖5和6是示出根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法的流程圖。參見圖5，根據本專利技術構思的示例性實施方式的用于改善機器人靈敏性的方法可包括：計算步驟S100，計算機器人的關節的角速度；歸納本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改善機器人的靈敏性的方法，包括：計算步驟，計算機器人的關節的角速度；歸納步驟，通過利用雅克比矩陣將所述關節的角速度轉換成在所述機器人的端部的速度，并通過對所述速度進行微分，從而確定在所述機器人的端部的加速度；以及轉換步驟，通過將中部的所歸納的加速度乘以所述機器人的重量來確定在所述機器人的中部的力，將所述力乘以增強比，并然后利用雅克比矩陣將力與增強比相乘的結果轉換成所述關節處的所需轉矩。

【技術特征摘要】
2012.12.17 KR 10-2012-01479221.一種改善機器人的靈敏性的方法，包括：計算步驟，計算機器人的關節的角速度；歸納步驟，通過利用雅克比矩陣將所述關節的角速度轉換成在所述機器人的端部的速度，并通過對所述速度進行微分，從而確定在所述機器人的端部的加速度；以及轉換步驟，通過將中部的所歸納的加速度乘以所述機器人的重量來確定在所述機器人的中部的力，將所述力乘以增強比，并然后利用雅克比矩陣將力與增強比相乘的結果轉換成所述關節處的所需轉矩。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述計算步驟包括，利用在所述機器人的關節處的編碼器，計算由穿戴者的操作而引起的所述關節的角速度。3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述轉換步驟包括，將所歸納的加速度的軸向分量歸一化為0與1之間的值，并然后通過將歸一化的加速度乘以所述機器人的重量來確定在所述機器人的端部的力。4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述歸納步驟包括，通過利用低通濾波器對所轉換的速度濾波，并對濾波后的速度進行微分，從而確定在所述機器人的端部的加速度。5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述轉換步驟包括，通過利用低通濾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐正鎬，梁佑誠，
申請(專利權)人：現代自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：韓國,KR