基于动量偏差观测器的机器人碰撞检测算法：提高安全性的关键技术

本文档探讨了一种创新的机器人碰撞检测算法，发表于2015年的《电机与控制学报》第19卷第5期，由吴海彬、李实熬和吴国魁三位作者在福州大学机械工程及自动化学院共同完成。研究背景是针对机器人在执行任务时容易与周围的人或物体发生碰撞的问题，这种碰撞可能导致设备损坏或安全风险。 算法的核心思想是利用机械手的广义动量与外力矩之间的解耦特性。通过构建动量偏差观测器，该算法能够间接估计碰撞力的存在，而非直接依赖于加速度信息，这在避免因机器人加速或减速过程对碰撞检测产生的干扰上具有显著优势。观测器的设计旨在优化动态响应性能，以准确判断碰撞的发生。 算法的优势在于其简化了硬件需求，仅需监测机器人关节电机的驱动电流和编码器反馈的位置信息，这样既节省了额外传感器的安装成本，又降低了复杂度，提高了实时性。碰撞检测结果不仅包括碰撞发生的判断，还能提供大致的位置和方向信息，这对于机器人系统的安全控制至关重要。 仿真和实验结果验证了该算法的有效性和实用性，它在实时性能上达到了预期标准，且在减速过程中对碰撞检测的扰动较小。整体而言，这项工作对于提升工业机器人的安全性，尤其是在人机交互场景下，具有重要的工程应用价值和理论贡献。 关键词：机器人、碰撞检测、动量、偏差观测器、碰撞方位。论文的DOI为10.15938/j.emc.2015.05.014，被归类于技术类文献(TP24)，并获得了A级文献标志，文章编号为1007-449X(2015)05-0097-08。这项研究为后续机器人碰撞预警和避障系统的发展提供了新的思路和技术支持。