宋吉来，徐　方，邹风山

(1.中国科学院 沈阳自动化研究所，沈阳　110016；2.中国科学院大学，北京　100049；3.沈阳新松机器人自动化股份有限公司，沈阳　110068)



基于电流的机器人故障检测与安全保护研究*

宋吉来1,2,3，徐方1,2,3，邹风山3

(1.中国科学院 沈阳自动化研究所，沈阳110016；2.中国科学院大学，北京100049；3.沈阳新松机器人自动化股份有限公司，沈阳110068)

摘要：提出一种基于电流的机器人故障检测与安全保护方法。当机器人运行中发生齿轮、抱闸等故障或与外界环境发生碰撞时，电机电流会发生突变，因此可以根据这种异常变化判断故障和碰撞的发生。通过直接检测电机电流，利用电机模型与机器人动力学模型，估计外作用力，对故障或碰撞的发生间接测量，实现保护功能。结合动力学控制、关节转矩控制，并采用硅片传输机器人进行碰撞保护实验，实际运行结果验证了该方法的有效性。

关键词：故障检测；安全保护；机器人控制；动力学控制

0引言

随着科学技术的发展，机器人、数控机床等设备越来越多的应用在生产、加工、制造等领域。在这些应用中，故障检测与安全保护已然成为这一领域研究的主要问题[1-2]。当机器人与人或其它设备协同工作时，一次偶然的碰撞会影响整个生产线的效率，甚至对机器人及周围环境设备(特别是人)造成很大的伤害，避免这样的碰撞发生或及时判断出发生碰撞对于机器人、数控设备或人的保护是非常必要的。

根据传感方式的不同，多种策略被应用于机器人和数控设备的故障诊断与安全保护控制[3]。……