[發明專利]基于協作化驅控一體機器人的人機協作安全系統

在審

• 申請號: 201911141730.2
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111300491A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 刁思勉;馬敬奇;吳新宇;韓彰秀;李志謀;夏亮;李錫康;熊清平;雷歡;吳亮生;王楠;陳再勵;郭俊杰
• 申請（專利權）人: 深圳市燁嘉為技術有限公司;廣東省智能制造研究所;中國科學院深圳先進技術研究院;深圳華數機器人有限公司
• 主分類號: B25J19/06
• 分類號: B25J19/06;B25J9/16
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

本發明公開了一種基于協作化驅控一體機器人的人機協作安全系統，包括圖像采集終端、人機碰撞檢測系統、驅控一體工業機器人控制系統、機器人本體、協作人員及通信系統，圖像采集終端與人機碰撞檢測系統連接，驅控一體工業機器人控制系統由機器人控制模塊和機器人驅動模塊組成，機器人控制模塊由末端負載辨識模塊和軌跡規劃與優化模塊組成，機器人控制模塊向機器人驅動模塊發送控制指令，機器人驅動模塊驅動機器人本體，系統之間通過通信系統交換數據。本發明能夠實時監測人與機器人本體之間的空間位置關系，通過數據交互，驅控一體工業機器人控制系統對機器人本體做出軌跡規劃，驅動機器人避免碰撞的發生，顯著提高人機協作過程中的安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于協作化驅控一體機器人的人機協作安全系統，屬于人機協作安全技術領域。

技術背景

本發明要解決的技術問題是提供一種基于協作化驅控一體機器人的人機協作安全系統，解決人與機器人協作作業過程中的安全性問題，克服現有技術的不足，同時相較于人機時空隔離的作業模式本發明顯著提高生產效率，降低生產成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于協作化驅控一體機器人的人機協作安全系統，解決人與機器人協作作業過程中的安全性問題，克服現有技術的不足，同時相較于人機時空隔離的作業模式本發明顯著提高生產效率，降低生產成本。

為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案：

基于協作化驅控一體機器人的人機協作安全系統，其特征在于：包括圖像采集終端、人機碰撞檢測系統、驅控一體工業機器人控制系統、機器人本體、協作人員及通信系統，圖像采集終端與人機碰撞檢測系統連接，人機碰撞檢測系統與驅控一體工業機器人控制系統連接，人機碰撞檢測系統由人工智能算法模塊和人機碰撞規避策略專家庫組成，驅控一體工業機器人控制系統由機器人控制模塊和機器人驅動模塊組成，機器人控制模塊由末端負載辨識模塊和軌跡規劃與優化模塊組成，機器人控制模塊向機器人驅動模塊發送控制指令，機器人驅動模塊驅動機器人本體，系統之間通過通信系統交換數據；

所述圖像采集終端采集人與機器人協同作業場景監控圖像；

所述人機碰撞檢測系統通過人工智能算法模塊分析監控圖像，計算人與機器人之間空間位置關系，預判人機碰撞趨勢，通過人機碰撞規避策略專家庫推薦人機碰撞安全隱患場景的規避策略；

所述人機碰撞檢測系統將預判的人機碰撞信息傳輸到驅控一體工業機器人控制系統；

所述驅控一體工業機器人控制系統接收人機碰撞檢測系統傳輸的人機碰撞信息，通過末端負載辨識模塊感知機器人末端負載重量，通過軌跡規劃與優化模塊重新對機器人末端做運動軌跡規劃；

所述機器人驅動模塊接收機器人控制模塊控制指令，驅動機器人本體機械運動，規避人機碰撞。

所述驅控一體工業機器人控制系統接收人機碰撞檢測系統傳輸的人和機器人之間的空間位置關系數據、碰撞規避策略，結合機器人末端負載辨識模塊識別負載重量，通過建立動力學模型，利用軌跡規劃與優化模塊對末端運動軌跡做出重新的規劃調整。

所述人機碰撞檢測系統的人工智能算法模塊，采用卷積神經網絡檢測人體關節坐標，將人體關節坐標轉換為三維空間坐標，同時通過空間包圍盒估計人、機器人的空間位置，通過計算人體包圍盒與機器人末端之間的歐式距離估計人機碰撞情況。

所述通過計算人體關節和機器人末端運動方向和運動速度，判斷人與機器人之間的位置變化趨勢。

所述機器人控制系統采用驅動系統和控制系統一體化的設計。

所述動力學模型，通過目標位置、速度、加速度的規劃和負載變化的檢測，得到滿足安全需要的速度和加速度。