人机协作是工业机器人发展的主要方向,无论工业生产还是日常生活,机器人与人的交互越来越密切。机器人的安全性受到更多关注,碰撞检测技术是一个主要的研究方向。目前碰撞检测研究大多数是通过设计新型机械机构、集成力矩传感器、覆盖新材料皮肤等方法减小碰撞冲力,但对于现有工业机器人上实现碰撞检测需要对机械结构做较大的改动、增加额外的传感器也意味着较高的成本。本文改进了无传感器的基于电流的碰撞检测算法,通过对机械臂电流信号的处理,利用动态阈值的方法检测电流波动,实现碰撞检测。这种方法能够降低硬件成本,无需改动机械结构,可以直接应用于现有工业机器人。根据电磁力矩公式,电流与力矩正相关,电流本身的波动反映电机输出力矩的变化。电流环位于机器人三环控制的底层,对碰撞的响应最迅速。机械臂发生碰撞导致电机负载变化,电机为了维持规划运动,输出力矩变化抵抗负载突变,电流也随之改变。因此可以通过对电流的信号处理,分析碰撞与电流波动的关系,实现碰撞检测。首先在Simulink中搭建无刷直流电机模型,通过仿真得到电流与碰撞之间定性的关系,设置电流阈值检测碰撞,并在此基础上提出了动态检测阈值的方法。搭建实验平台采集机械臂运行过程中的电机电流、速度、加速度等信息。对相电流进行频谱分析和滤波,将影响碰撞识别的噪声信号滤除,提高检测灵敏度。最后在实验平台上采集机械臂以不同速度匀速转动的相电流,计算相电流与速度增益的关系,得出速度-电流增益系数vk;采集机械臂在不同加速度下加速过程的相电流,计算相电流与加速度增益的关系,得出加速度-电流增益系数ak。由于vk、ak分别于最大速度、最大加速度有关,动态阈值覆盖了操作臂转动中电机电流变化的所有情形。实验结果表明动态阈值能够很好的跟踪电流的波动,机械臂在任意运行状态下与外界发生碰撞都能快速停止,达到预期目标。