动态参数自适应碰撞检测模块

变负载下碰撞检测更准

通过动态参数自适应更新机制，在关节磨损和负载变化下仍保持低残差阈值，实现工业机器人碰撞的高精度检测。

王洪波 · Yuting, Qiao · 刘焕 · 雷亚国 · Zhang, Yanxin · 曹军义

Mechanical Systems and Signal Processing 2025

参数信息

1自由度机械臂动量残差

25 kg∙m/s

7自由度机器人关节动量残差

8.2 kg∙m/s

阈值偏差

0.27 kg∙m/s

技术优势

残差阈值更小

自适应更新参数降低建模误差和动态扰动，得到更小的稳定残差范围，从而提高碰撞检测灵敏度。

变负载下仍准确

在接触自由阶段自适应调整动态参数，使动量残差在负载变化时保持低值，能够准确检测碰撞。

多自由度适用

在1自由度和7自由度机器人上实验验证，关节动量残差分别从25和8.2 kg∙m/s降至9和1.6 kg∙m/s。

应用场景

• 工业机器人安全：在关节磨损和变负载下保持低残差阈值，及时检测意外碰撞并停机，防止伤害。
• 协作机器人碰撞防护：无需精确动力学模型即可在动态环境下检测碰撞，适用于人机协作场景的安全防护。
• 机器人状态监测：通过监测动量残差的变化反映模型参数漂移，可用于评估关节磨损和负载变化状态。