[發(fā)明專(zhuān)利]基于協(xié)作化驅(qū)控一體機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作安全系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911141730.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111300491A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(lì);郭俊杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市燁嘉為技術(shù)有限公司;廣東省智能制造研究所;中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院;深圳華數(shù)機(jī)器人有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B25J19/06
• 分類(lèi)號(hào): B25J19/06;B25J9/16
• 代理公司: 深圳市金筆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于協(xié)作化驅(qū)控一體機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作安全系統(tǒng)，包括圖像采集終端、人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人本體、協(xié)作人員及通信系統(tǒng)，圖像采集終端與人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)連接，驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)由機(jī)器人控制模塊和機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊組成，機(jī)器人控制模塊由末端負(fù)載辨識(shí)模塊和軌跡規(guī)劃與優(yōu)化模塊組成，機(jī)器人控制模塊向機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制指令，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體，系統(tǒng)之間通過(guò)通信系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)人與機(jī)器人本體之間的空間位置關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)交互，驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人本體做出軌跡規(guī)劃，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人避免碰撞的發(fā)生，顯著提高人機(jī)協(xié)作過(guò)程中的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于協(xié)作化驅(qū)控一體機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作安全系統(tǒng)，屬于人機(jī)協(xié)作安全技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于協(xié)作化驅(qū)控一體機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作安全系統(tǒng)，解決人與機(jī)器人協(xié)作作業(yè)過(guò)程中的安全性問(wèn)題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，同時(shí)相較于人機(jī)時(shí)空隔離的作業(yè)模式本發(fā)明顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于協(xié)作化驅(qū)控一體機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作安全系統(tǒng)，解決人與機(jī)器人協(xié)作作業(yè)過(guò)程中的安全性問(wèn)題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，同時(shí)相較于人機(jī)時(shí)空隔離的作業(yè)模式本發(fā)明顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

基于協(xié)作化驅(qū)控一體機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作安全系統(tǒng)，其特征在于：包括圖像采集終端、人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人本體、協(xié)作人員及通信系統(tǒng)，圖像采集終端與人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)連接，人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)與驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)連接，人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)由人工智能算法模塊和人機(jī)碰撞規(guī)避策略專(zhuān)家?guī)旖M成，驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)由機(jī)器人控制模塊和機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊組成，機(jī)器人控制模塊由末端負(fù)載辨識(shí)模塊和軌跡規(guī)劃與優(yōu)化模塊組成，機(jī)器人控制模塊向機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制指令，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體，系統(tǒng)之間通過(guò)通信系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)；

所述圖像采集終端采集人與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)場(chǎng)景監(jiān)控圖像；

所述人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)人工智能算法模塊分析監(jiān)控圖像，計(jì)算人與機(jī)器人之間空間位置關(guān)系，預(yù)判人機(jī)碰撞趨勢(shì)，通過(guò)人機(jī)碰撞規(guī)避策略專(zhuān)家?guī)焱扑]人機(jī)碰撞安全隱患場(chǎng)景的規(guī)避策略；

所述人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)將預(yù)判的人機(jī)碰撞信息傳輸?shù)津?qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)；

所述驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)接收人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)娜藱C(jī)碰撞信息，通過(guò)末端負(fù)載辨識(shí)模塊感知機(jī)器人末端負(fù)載重量，通過(guò)軌跡規(guī)劃與優(yōu)化模塊重新對(duì)機(jī)器人末端做運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；

所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊接收機(jī)器人控制模塊控制指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體機(jī)械運(yùn)動(dòng)，規(guī)避人機(jī)碰撞。

所述驅(qū)控一體工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)接收人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)娜撕蜋C(jī)器人之間的空間位置關(guān)系數(shù)據(jù)、碰撞規(guī)避策略，結(jié)合機(jī)器人末端負(fù)載辨識(shí)模塊識(shí)別負(fù)載重量，通過(guò)建立動(dòng)力學(xué)模型，利用軌跡規(guī)劃與優(yōu)化模塊對(duì)末端運(yùn)動(dòng)軌跡做出重新的規(guī)劃調(diào)整。

所述人機(jī)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)的人工智能算法模塊，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)人體關(guān)節(jié)坐標(biāo)，將人體關(guān)節(jié)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維空間坐標(biāo)，同時(shí)通過(guò)空間包圍盒估計(jì)人、機(jī)器人的空間位置，通過(guò)計(jì)算人體包圍盒與機(jī)器人末端之間的歐式距離估計(jì)人機(jī)碰撞情況。

所述通過(guò)計(jì)算人體關(guān)節(jié)和機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度，判斷人與機(jī)器人之間的位置變化趨勢(shì)。

所述機(jī)器人控制系統(tǒng)采用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)一體化的設(shè)計(jì)。

所述動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)目標(biāo)位置、速度、加速度的規(guī)劃和負(fù)載變化的檢測(cè)，得到滿足安全需要的速度和加速度。