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Investigación sobre la compensación de fuerza de robots y la detección de colisiones basada en sensores de fuerza de seis dimensiones

Autores: Wang, Yunyi; Wang, Zhijun; Feng, Yongli; Xu, Yanghuan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación sobre la compensación de fuerza de robots y la detección de colisiones basada en sensores de fuerza de seis dimensiones


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Algoritmos de detección de colisiones
Algoritmo de compensación de fuerzas
Dinámica de Kane
Robot colaborativo de tipo articulación
Coordenadas del punto de colisión
Ecuaciones de la superficie exterior

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para abordar las deficiencias de los algoritmos de detección de colisiones de robots existentes que utilizan sensores de fuerza de seis dimensiones, se propone un algoritmo de compensación de fuerza basado en la dinámica de Kane, junto con un algoritmo de detección de colisiones que utiliza los datos del sensor de fuerza de seis dimensiones combinados con las ecuaciones de la superficie exterior del robot para derivar las coordenadas del punto de colisión del cuerpo del robot. En primer lugar, se presenta un modelo de detección de colisiones para un robot colaborativo de tipo articulación. En segundo lugar, basado en las ecuaciones de dinámica de Kane, se establece un modelo de compensación de fuerza para el robot colaborativo de tipo articulación y se deriva el correspondiente algoritmo de compensación de fuerza. En tercer lugar, se deriva un algoritmo de detección de colisiones, y se utiliza un ejemplo con un robot de articulación cilíndrica con la ecuación de la superficie exterior de un enlace para resolver el punto de colisión. La colisión se clasifica en nueve casos, y se resuelven las coordenadas del punto de colisión para cada caso. Finalmente, se realizan experimentos de compensación de fuerza y detección de colisiones en un robot colaborativo de tipo articulación AUBO-I5. Los resultados de la compensación de fuerza muestran que las curvas de comparación para fuerzas/torques en tres direcciones son consistentes, y el error relativo está por debajo del 5.6%. Los resultados de la detección de colisiones indican que las posiciones de colisión calculadas coinciden con las posiciones de colisión reales, verificando así la corrección del análisis teórico de los algoritmos de compensación de fuerza y detección de colisiones. Los resultados de la investigación proporcionan una base teórica para garantizar la seguridad en la colaboración humano-robot.

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