[發(fā)明專利]面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法、系統(tǒng)及機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010027287.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN111168681B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國良;何昊洋;田國會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法，其特征在于，機(jī)器人通過實(shí)時(shí)監(jiān)測障礙上的標(biāo)識(shí)，得到障礙的位置；

通過障礙的位置檢測結(jié)果和位置變化推算障礙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)障礙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)采取對(duì)應(yīng)的避障策略；

通過檢測到的障礙位置實(shí)時(shí)計(jì)算障礙與機(jī)器人的機(jī)械臂的距離影響因子和相對(duì)距離，所述距離影響因子用于引入到速度勢(shì)場中以避免障礙速度超過設(shè)定閾值或者低于設(shè)定閾值時(shí)引起的速度斥力超過設(shè)定閾值或者低于設(shè)定閾值；

根據(jù)相對(duì)距離實(shí)時(shí)判斷機(jī)器人的機(jī)械臂是否進(jìn)入障礙的影響范圍，若已經(jīng)進(jìn)入影響范圍，實(shí)施避障策略；否則在人工勢(shì)場中引力勢(shì)場的作用下運(yùn)動(dòng)；

對(duì)于快速障礙，從障礙速度的后方避障，具體為：依據(jù)人工勢(shì)場方法并引入速度勢(shì)場的影響，確定機(jī)械臂當(dāng)前的所受合力方向，在障礙速度Z軸分量的反方向進(jìn)行位置采樣，選取評(píng)價(jià)函數(shù)最高的位置點(diǎn)作為下一時(shí)刻的位置。

2.如權(quán)利要求1所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法，其特征在于，通過障礙位置的變化計(jì)算障礙速度，得到速度影響因子，用于描述障礙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；或者，機(jī)器人通過識(shí)別碼視覺定位方法實(shí)時(shí)監(jiān)測障礙上的識(shí)別碼，得到障礙的位置。

3.如權(quán)利要求1所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法，其特征在于，機(jī)械臂依據(jù)速度影響因子的大小判斷是快速障礙還是慢速或者靜止的障礙。

4.如權(quán)利要求1所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法，其特征在于，機(jī)械臂當(dāng)前的所受合力，具體為：

F_total＝F_att+F_rep+F_vel

其中，F(xiàn)_att，F(xiàn)_rep，F(xiàn)_vel分別代表障礙所受的引力、斥力和速度斥力。

5.如權(quán)利要求3所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法，其特征在于，對(duì)于移動(dòng)速度慢或者靜止的障礙，在障礙速度的正向或者障礙位置點(diǎn)的上方避障。

6.如權(quán)利要求1所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法，其特征在于，通過障礙與機(jī)器人的機(jī)械臂末端的相對(duì)距離大小和相對(duì)距離變化的增減實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的步長設(shè)定，具體為：

當(dāng)相對(duì)距離減少時(shí)，基于當(dāng)前相對(duì)距離和相對(duì)速度，以動(dòng)態(tài)障礙的影響半徑為基準(zhǔn)，得到機(jī)械臂可以運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間；

當(dāng)相對(duì)距離小于或等于障礙影響半徑時(shí)，采用固定的小于設(shè)定閾值的步長進(jìn)行采樣以減小碰撞概率；

當(dāng)相對(duì)距離大于障礙影響半徑且相對(duì)距離在增大時(shí)，直接選擇目標(biāo)點(diǎn)作為下一位置點(diǎn)。

7.一種面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一臺(tái)帶有機(jī)械臂的機(jī)器人以及設(shè)有識(shí)別碼的至少一個(gè)障礙，所述機(jī)器人利用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法進(jìn)行避障。

8.一種面向人機(jī)安全交互的機(jī)器人，其特征在于，機(jī)器人利用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的面向人機(jī)安全交互的機(jī)械臂智能避障方法進(jìn)行避障。