[發明專利]面向人機安全交互的機械臂智能避障方法、系統及機器人有效

申請號：	202010027287.2	申請日：	2020-01-10
公開（公告）號：	CN111168681B	公開（公告）日：	2021-09-21
發明（設計）人：	劉國良;何昊洋;田國會	申請（專利權）人：	山東大學
主分類號：	B25J9/16	分類號：	B25J9/16
代理公司：	濟南圣達知識產權代理有限公司 37221	代理人：	李琳
地址：	250061 山東***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	面向人機安全交互機械智能方法系統機器人
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【說明書】：

本公開提供了一種面向人機安全交互的機械臂智能避障方法、系統及機器人，機器人通過識別碼視覺定位方法實時監測障礙上的識別碼，得到障礙的位置；通過障礙的位置檢測結果和位置變化推算障礙的運動狀態，根據障礙的運動狀態采取對應的避障策略；本公開使得機械臂可以對不同運動狀態的障礙或者人類肢體做出不同的避障策略，相比于現有避障方法，本公開擺脫了環境建模的限制，并且規劃速度夠快，能夠對工作空間中突然出現的障礙和動態障礙做出及時有效的避障策略。

技術領域

本公開涉及機器人避障技術領域，特別涉及一種面向人機安全交互的機械臂智能避障方法、系統及機器人。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

隨著機器人技術的發展和工業4.0的興起，人機交互和人機協作越來越受到人們的關注，而人機安全是交互過程中必須要解決的首要問題。

本公開發明人發現，就目前現有的防碰撞方法而言，對機械臂本身所處的環境依賴性較大，避障的前提是環境中障礙是已知的且建模完成的，這決定了該類方法計算時間長且僅僅適用于結構化靜態場景，無法對其工作空間中突然出現的障礙或者運動規律不可知的動態障礙做出及時有效的應對，這也是現在大多數機械臂工作在隔離欄的原因。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開提供了一種面向人機安全交互的機械臂智能避障方法、系統及機器人，使得機械臂能夠對不同運動狀態的障礙或者人類肢體做出不同的避障策略，擺脫了環境建模的限制，并且規劃速度夠快，能夠對工作空間中突然出現的障礙和動態障礙做出及時有效的避障策略。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

本公開第一方面提供了一種面向人機安全交互的機械臂智能避障方法。

一種面向人機安全交互的機械臂智能避障方法，機器人通過實時監測障礙上的標識，得到障礙的位置；

通過障礙的位置檢測結果和位置變化推算障礙的運動狀態，根據障礙的運動狀態采取對應的避障策略。

作為可能的一些實現方式，通過障礙位置的變化計算障礙速度，得到速度影響因子，用于描述障礙運動狀態。

作為可能的一些實現方式，機器人通過識別碼視覺定位方法實時監測障礙上的識別碼，得到障礙的位置。

作為可能的一些實現方式，通過檢測到的障礙位置實時計算障礙與機器人的機械臂的距離影響因子和相對距離，所述距離影響因子用于引入到速度勢場中以避免障礙速度超過設定閾值或者低于設定閾值時引起的速度斥力超過設定閾值或者低于設定閾值；

根據相對距離實時判斷機器人的機械臂是否進入障礙的影響范圍，若已經進入影響范圍，實施避障策略；否則在人工勢場中引力勢場的作用下運動。

作為進一步的限定，機械臂依據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。

作為更進一步的限定，對于快速障礙，從障礙速度的后方避障，具體為：依據人工勢場方法并引入速度勢場的影響，確定機械臂當前的所受合力方向，在障礙速度Z軸分量(即豎直方向分量)的反方向進行位置采樣，選取評價函數最高的位置點作為下一時刻的位置。