[發明專利]全液壓自主移動機械臂的動作方法

有效

• 申請號: 201610237222.4
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105751200B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 魯守銀;王濤;楊志強;高真
• 申請（專利權）人: 濟南魯智電子科技有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/00;B25J9/16;B25J9/10;B25J19/04
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所11469
• 代理人: 劉守憲

1.一種全液壓自主移動機械臂的動作方法，所述全液壓自主移動機械臂包括全方位移動平臺，所述全方位移動平臺上設置有雙機械臂、動力系統、視覺系統、以及感知與控制系統，其中：

所述全方位移動平臺上設置有回轉腰身裝置，所述雙機械臂通過所述回轉腰身裝置設置在所述全方位移動平臺上，所述雙機械臂為具有多自由度的仿人雙臂結構；

所述動力系統采用發動機-液壓驅動模式；

所述視覺系統包括導航相機、大視場伺服相機和手眼相機；

所述感知與控制系統包括關節力傳感器、關節位置傳感器和六維力傳感器，所述關節力傳感器和關節位置傳感器設置在所述雙機械臂的各關節處，所述六維力傳感器設置在所述雙機械臂的每條機械臂的末端；其特征在于：

所述全液壓自主移動機械臂具有第二動作模式，在所述第二動作模式下所述全方位移動平臺靜止、所述雙機械臂運動，所述第二動作模式對應的動作方法包括：

步驟(1)：所述導航相機引導所述全方位移動平臺以指定位姿進入作業工位，并制動、鎖緊；

步驟(2)：所述大視場伺服相機搜索工件，引導所述雙機械臂趨近工件；

步驟(3)：當所述雙機械臂的末端到達工件附近一定距離、工件進入所述手眼相機的視場范圍內時，執行步驟(4)，否則執行所述步驟(2)；

步驟(4)：所述雙機械臂在所述大視場伺服相機的監控下，并在所述手眼相機的引導和視覺伺服控制器的控制下執行作業任務，如果工件脫離所述手眼相機的視場范圍時，執行所述步驟(2)，將所述雙機械臂再次引導回工件附近。

2.根據權利要求1所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述雙機械臂的每條機械臂具有6個旋轉關節，各旋轉關節均由擺動油缸或液壓馬達驅動，所述回轉腰身裝置由液壓馬達驅動；所有液壓馬達均采用電液伺服閥控制。

3.根據權利要求1所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述導航相機為2臺彩色單目導航相機，分別設置在所述全方位移動平臺的前后兩端，所述大視場伺服相機設置在所述回轉腰身裝置的上方，所述手眼相機為2臺彩色立體手眼相機，分別設置在所述雙機械臂的每條機械臂的末端。

4.根據權利要求1的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述動力系統采用以燃氣為能源的機載發動機提供動力，所述全方位移動平臺的四周安裝有用于探測障礙物的超聲波傳感器和廣角相機。

5.根據權利要求1所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述感知與控制系統還包括用于探測所述全方位移動平臺的姿態、角速度和加速度的垂直陀螺儀組件、以及用于探測所述全方位移動平臺的車輪轉速的輪速傳感器。

6.根據權利要求1至5中任一所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述雙機械臂的控制器的帶寬大于所述全方位移動平臺的控制器的帶寬。

7.權利要求2所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述全液壓自主移動機械臂還具有第一動作模式，在所述第一動作模式下所述全方位移動平臺運動、所述雙機械臂靜止，所述第一動作模式對應的動作方法包括：

步驟(1)：對所跟蹤的路徑使用非完整約束條件進行規劃；

步驟(2)：根據所述步驟(1)規劃的路徑，設定所述全方位移動平臺的運動模式，所述運動模式包括Ackerman轉向、雙Ackerman轉向或車輪同向運動模式；

步驟(3)：測量所述全方位移動平臺的航向、位置和速度偏差；

步驟(4)：基于非完整全方位移動平臺運動學模型，使用自抗擾控制(ADRC)方法計算所述全方位移動平臺所需的轉角和轉速控制量；

步驟(5)：使用自抗擾控制方法實現所述全方位移動平臺的轉角和轉速的底層控制。

8.根據權利要求1所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，選定原點在所述全方位移動平臺的質心處、與世界坐標系平行的坐標系作為所述雙機械臂和所述大視場伺服相機的凍結世界坐標系，該凍結世界坐標系與所述全方位移動平臺一起運動。

9.權利要求2所述的全液壓自主移動機械臂的動作方法，其特征在于，所述全液壓自主移動機械臂還具有第三動作模式，在所述第三動作模式下所述全方位移動平臺運動、所述雙機械臂運動，所述第三動作模式對應的動作方法包括：

步驟(1)：所述導航相機引導所述全方位移動平臺移動至運動目標路徑附近；

步驟(2)：所述大視場伺服相機搜索、監視運動目標的出現，運動目標一旦出現，所述大視場伺服相機對運動目標進行識別，若運動目標為待抓取的目標，則估計運動目標相對所述全方位移動平臺的距離，否則繼續搜索；

步驟(3)：將待抓取的運動目標的位置提供給所述雙機械臂的控制系統，利用所述大視場伺服相機引導所述全方位移動平臺向待抓取的運動目標運動，同時控制所述雙機械臂朝向待抓取的運動目標運動，直至待抓取的運動目標完全處于所述雙機械臂的任務空間內并有一定裕量時，控制所述全方位移動平臺與待抓取的運動目標同步；

步驟(4)：所述大視場伺服相機引導所述雙機械臂的末端趨近待抓取的運動目標，直至待抓取的運動目標處于所述手眼相機的視場內；

步驟(5)：在所述大視場伺服相機的監控下，利用所述手眼相機引導所述雙機械臂對工件進行抓取。