[發明專利]一種機械手精確控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201310734882.X
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103737592A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉恒;楊達飛;陳英;譚順學;陳華;黃鵬
• 申請（專利權）人: 柳州職業技術學院
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 高玉濱

1.一種機械手精確控制系統，它包括視頻采集模塊、圖像處理模塊、機械手運動定位點匹配模塊、運動差異計算模塊、模糊控制器、機械手運動驅動器、路徑規劃模塊和運動目標位置輸入模塊，其特征在于運動目標位置輸入模塊設置機械手運動終點坐標信息，路徑規劃模塊根據機械手初始位置及終點位置信息設定機械手運動軌跡，視頻采集模塊通過安裝在機械手各關節上的視頻采集設備獲取機械手實施的運動圖像信息，并將運動圖像信息傳輸給圖像處理模塊，圖像處理模塊完成視頻圖像格式轉換、圖像噪聲過濾以及圖像邊界修正，并將圖像信息傳輸給運動差異計算模塊，運動差異計算模塊計算運動誤差并傳送給模糊控制器，模糊控制器對機械手運動過程中產生的誤差進行處理，根據運動過程的差值輸入路徑規劃模塊并發出修正信號，路徑規劃模塊根據差值修正運動軌跡并對機械手運動驅動器發出執行命令，再由機械手運動定位點匹配模塊根據機械手位置與設定終點位置匹配，如匹配，則終止運行系統；若不匹配，則繼續進行修正。

2.根據權利要求1一種機械手精確控制系統，其特征在于圖像處理模塊還具備對于圖像關鍵信號的定位功能，即從所獲取的圖像信息中定位到機械手，關鍵的定位點在圖像中的位置，并計算出定位點的坐標信息。

3.根據權利要求1一種機械手精確控制系統，其特征在于所述的模糊控制器對機械手運動過程的精確控制，模糊控制器自有模糊特性，能夠很好的適應不同應用場景，不同結構特點的機械手在運動過程中的控制要求。

4.根據權利要求1一種機械手精確控制系統，其特征在于所述的視頻采集設備為光學攝像頭。

5.一種機械手精確控制方法，其具體技術方案為：

一、首先確定機械手需要運動的目標位置，并將機械手的運動目標位置輸入至運動目標位置輸入模塊；

二、視頻采集模塊和圖像處理模塊協同判斷當前機械手所處的位置，如果當前機械手所處的位置為初始，則在進行路徑規劃時，機械手的起點位置為系統的初始位置；如果機械手的位置不是為初始位置，則通過視頻采集設備獲取機械手當前所處的位置，并得到機械手各運動節點的三維坐標值；

三、機械手控制系統運動內部集成的路徑規劃模塊，對計算從起始位置坐標到運動目標位置坐標之間的路徑，給出機械手在運動過程中各運動關節的全時段控制信號，以及各個運動關節在達到目標位置時，其各個關節節點的預期終至狀態值；

四、機械手運動控制系統從路徑規劃的結果，提取機械手各個關節節點在不同時刻的運動控制信號，輸入至機械手模糊控制器，并通過模糊控制器獲取機械手的運動驅動信息，驅動機械手開始運動；

五、啟動機械手上面自帶的視頻采集設備，并通過圖像處理獲取機械手各主要關節節點的位置及坐標信息；

六、獲取圖像中的定位點的坐標值，并由機械手的控制系統計算當前的機械手運動坐標值與路徑規劃中的運動坐標值之間的差值；

七、將機械手運動過程中的定位坐標值的差值輸入至模糊控制器，由模糊控制器產生控制信號，驅動機械手各關節節點，進行運動控制信號的調整；

八、機械手運動控制信號驅動機械手繼續運動，并在運動過程中由視頻采集設備不斷的對機械手的運動過程進行監控，并將監控的結果產生機械手運動過程的運動控制調整信號；

九、當機械手運動達到預定的目標位置時，由視頻采集設備獲取機械手各主要關節點的定位坐標值，并將該坐標值與路徑規劃中的坐標值進行匹配，如果二者之間的差值小于預先設定的范圍，則向機械手運動控制裝置發出運動終至的信號，機械手停止運動，完成機械手運動過程的控制任務。