[發(fā)明專利]基于MR和運動規(guī)劃技術的可移動機械臂控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810130629.6
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108177149B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉龍彬;方健
• 申請（專利權）人: 蘇州融萃特種機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 翁德億

1.基于MR和運動規(guī)劃技術的可移動機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于：包括移動平臺（1）、機械臂組件（2）、深度相機（3）、電源管理系統(tǒng)（4）、MR顯示裝置（5）、位姿捕獲裝置（6）、MR力反饋裝置（7）和后臺工控機（8）；

所述移動平臺（1）由主控系統(tǒng)（11）、動力系統(tǒng)（12）、導航系統(tǒng)（13）、通信系統(tǒng)（14）和聲光系統(tǒng)（15）組成；

所述主控系統(tǒng)（11）分別與所述動力系統(tǒng)（12）、所述導航系統(tǒng)（13）、所述通信系統(tǒng)（14）和所述聲光系統(tǒng)（15）連接，用于收集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)以及發(fā)送指令；

所述動力系統(tǒng)（12）用于為所述移動平臺（1）提供載體和動力；

所述導航系統(tǒng)（13）用于為所述移動平臺（1）提供精確定位和避障導航，用于檢測所述移動平臺（1）的當前運動姿態(tài)，以及用于掃描所述移動平臺（1）所處的當前環(huán)境，并構建3D環(huán)境圖；

所述通信系統(tǒng)（14）用于所述移動平臺（1）與所述后臺工控機（8）之間數(shù)據(jù)和圖像的傳輸，以及用于手動遙控所述移動平臺（1）的運行；

所述聲光系統(tǒng)（15）用于為所述移動平臺（1）所處的周圍環(huán)境提供照明燈光、提示燈光和警報燈光，用于顯示所述移動平臺（1）和所述機械臂組件（2）的工作狀態(tài)，以及用于與后臺進行對講；

所述機械臂組件（2）安裝在所述移動平臺（1）上，所述機械臂組件（2）由機械臂控制板（21）和機械臂本體結構（22）組成，所述機械臂控制板（21）與所述移動平臺（1）中的所述主控系統(tǒng)（11）連接，所述機械臂控制板（21）中包含IKfast逆運動學求解器算法，用于控制所述機械臂本體結構（22）對物品進行自動抓取；所述機械臂本體結構（22）上設置有六軸力傳感器（23），所述六軸力傳感器（23）用于采集所述機械臂本體結構（22）的受力信息，并將受力信息傳送給所述主控系統(tǒng)（11）；

所述深度相機（3）安裝在所述機械臂組件（2）上，且所述深度相機（3）與所述移動平臺（1）中的所述主控系統(tǒng)（11）連接，用于采集所述機械臂組件（2）周圍的3D信息，并將3D信息傳送給所述主控系統(tǒng)（11）；

所述電源管理系統(tǒng)（4）安裝在所述移動平臺（1）上，用于為所述移動平臺（1）、所述機械臂組件（2）和所述深度相機（3）提供電力；

所述后臺工控機（8）分別與所述移動平臺（1）、所述MR顯示裝置（5）、所述位姿捕獲裝置（6）、所述MR力反饋裝置（7）無線連接；所述后臺工控機（8）用于遙控所述移動平臺（1）的運行，用于向所述MR顯示裝置（5）傳輸所述深度相機（3）提供的3D信息、所述導航系統(tǒng)（13）提供的3D環(huán)境圖，用于向所述機械臂控制板（21）傳輸所述位姿捕獲裝置（6）提供的操作員手臂手腕的位姿消息格式，用于收集所述六軸力傳感器（23）提供的受力信息，再經(jīng)過受力與施力算法處理后把施力數(shù)據(jù)輸出給所述MR力反饋裝置（7）；

所述MR顯示裝置（5）用于收集、融合所述深度相機（3）提供的3D信息和所述導航系統(tǒng)（13）提供的3D環(huán)境圖，再經(jīng)過視覺算法處理后生成所述移動平臺（1）所處環(huán)境的3D虛擬場景；

所述位姿捕獲裝置（6）中包含有陀螺儀（9），所述陀螺儀（9）用于采集操作員手臂的位置信息和手腕的姿態(tài)信息，所述位姿捕獲裝置（6）則用于收集、融合所述陀螺儀（9）提供的位置信息和姿態(tài)信息，再經(jīng)過算法處理后生成標準的位姿消息格式，經(jīng)所述后臺工控機（8）傳輸給所述機械臂控制板（21）；

所述MR力反饋裝置（7）用于接收所述后臺工控機（8）提供的施力數(shù)據(jù)，并向操作員體現(xiàn)真實的所述機械臂本體結構（22）的受力情況。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于MR和運動規(guī)劃技術的可移動機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于：所述主控系統(tǒng)（11）為工業(yè)計算機，并帶有CAN接口、串口、RJ45網(wǎng)口和無線收發(fā)模塊。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于MR和運動規(guī)劃技術的可移動機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電源管理系統(tǒng)（4）包括BMS單元（41）和鋰電池組（42），所述BMS單元（41）作為所述鋰電池組（42）的管理保護器，為所述鋰電池組（42）提供過壓保護、過流保護、短路保護，同時將所述鋰電池組（42）的輸出電壓穩(wěn)定至合適電壓后，給所述移動平臺（1）、所述機械臂組件（2）和所述深度相機（3）供電。