[發(fā)明專利]一種智能協(xié)作機(jī)器人安全控制軟件系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811437405.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN111230854A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文林;郝麗娜;趙長(zhǎng)盛;金博文;朱劍鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)東聯(lián)智慧科技有限公司;東北大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 沈陽(yáng)權(quán)之道知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21240
• 代理人: 張紅玉;羅宇彥

本發(fā)明公開了一種智能協(xié)作機(jī)器人安全控制軟件系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；傳感器系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集人體與機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置信息，將信息發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的傳感器信息融合功能包進(jìn)行實(shí)時(shí)人體建模，并根據(jù)機(jī)器人關(guān)節(jié)位置建立機(jī)器人實(shí)時(shí)模型，“碰撞”檢測(cè)功能包根據(jù)實(shí)時(shí)人體膨脹模型數(shù)據(jù)和機(jī)器人實(shí)時(shí)狀態(tài)模型進(jìn)行“碰撞”檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到人員在工作空間外面時(shí)，系統(tǒng)采取自主運(yùn)動(dòng)模式；當(dāng)人進(jìn)入到工作空間時(shí)，采取安全運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能包進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃，在保證即有任務(wù)執(zhí)行的同時(shí)，又能躲避操作人員；當(dāng)“碰撞”無(wú)法避免時(shí)，機(jī)器人進(jìn)入停機(jī)等待模式，當(dāng)人員撤離后再繼續(xù)執(zhí)行原有任務(wù)。此方法可以保證當(dāng)有人員有意或無(wú)意進(jìn)入到機(jī)器人工作空間后，保證人員的安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能協(xié)作機(jī)器人安全控制軟件系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人一直以來(lái)都是高精度、高速度自動(dòng)化設(shè)備的典范，研制工業(yè)機(jī)器人的最初目的是替代人從事繁重和重復(fù)性的勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。為了防止工業(yè)機(jī)器人在操作過(guò)程中傷及到人，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定，工業(yè)機(jī)器人必須與操作者和其他工作人員分離。這是由于通常的工業(yè)機(jī)器人不具備與人共處所必需的安全性能，而不得不采取的應(yīng)對(duì)辦法。

但在3C行業(yè)，還有醫(yī)藥、食品、物流等新興行業(yè)，其特點(diǎn)是產(chǎn)品種類很多、體積普遍不大、對(duì)操作人員的靈活度/柔性要求高。現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人很難在成本可控的情況下給出性能滿意的解決方案，因此，由人類負(fù)責(zé)對(duì)柔性、觸覺(jué)、靈活性要求比較高的工序，機(jī)器人則利用其快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)來(lái)負(fù)責(zé)重復(fù)性任務(wù)的協(xié)作模式得到廣泛認(rèn)可，協(xié)作機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生并得到大力發(fā)展。

現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中更多更復(fù)雜的作業(yè)，往往需要機(jī)器人與人在同一工作空間并且在操作上相互配合才能得以完成。在這種情況下，機(jī)器人更重要的不再是確保自身和操作工件的安全，而是必須首先確保人的安全性。

專利(CN105269580A)公開了機(jī)械手臂的安全控制方法，該方法將感測(cè)單元安裝于機(jī)械臂，將一受測(cè)裝置隨用戶移動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)兩者距離判斷是否安全，然后進(jìn)行相應(yīng)措施處理。但該專利只能測(cè)量感測(cè)裝置與受測(cè)裝置距離，并不能保證對(duì)人體任意部位的檢測(cè)，局限性很大。

專利(CN107891425A)公開了智能雙臂安全協(xié)作人機(jī)共融型機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，深度傳感器和激光測(cè)距傳感器檢測(cè)工作區(qū)域是否有人出現(xiàn)，通過(guò)判斷人體位置與預(yù)設(shè)閾值關(guān)系采取相應(yīng)措施。但該專利沒(méi)有說(shuō)明如何進(jìn)行人體建模以及如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的安全避障方法。

專利(CN104723350B)公開了工業(yè)機(jī)器人安全防護(hù)智能控制方法及系統(tǒng)，利用圖像處理確定待測(cè)目標(biāo)與預(yù)設(shè)的危險(xiǎn)及安全區(qū)域之間的安全判定關(guān)系，根據(jù)判斷關(guān)系控制機(jī)器人應(yīng)該正常運(yùn)行還是停止或是更改路徑。但該專利未對(duì)機(jī)器人停止后或更改路徑后如何進(jìn)行控制進(jìn)行說(shuō)明。

上文提到的專利確實(shí)在一定程度上起到作用，然而，當(dāng)前的預(yù)防措施總是造成生產(chǎn)損失并且對(duì)于行業(yè)而言成本高，因此需要一種更優(yōu)化的安全控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種智能協(xié)作機(jī)器人安全控制軟件系統(tǒng)，針對(duì)當(dāng)前協(xié)作機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中無(wú)法及時(shí)對(duì)進(jìn)入工作空間內(nèi)的人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)避障問(wèn)題，提供了一個(gè)新的解決方案，在不以犧牲機(jī)器人效率的前提下，充分保證作業(yè)安全的方法，提高了協(xié)作機(jī)器人的安全性。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種智能協(xié)作機(jī)器人安全控制軟件系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；

所述傳感器系統(tǒng)包括：機(jī)器人狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋模塊、人體實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊

機(jī)器人狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋模塊，包括位于機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)處的編碼器，所述編碼器與運(yùn)動(dòng)控制卡連接，所述運(yùn)動(dòng)控制卡與機(jī)器人控制器連接。

該模塊可以精確采集機(jī)器人各關(guān)節(jié)在當(dāng)前時(shí)刻相對(duì)初始位置轉(zhuǎn)過(guò)的角度與速度，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡將機(jī)器人實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給機(jī)器人控制系統(tǒng)；