[發(fā)明專利]一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111360818A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 趙立恒
• 申請（專利權）人: 上海鏘玫人工智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J5/00
• 代理公司: 北京魚爪知識產(chǎn)權代理有限公司 11754
• 代理人: 周雪峰

1.一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，包括：機械臂、機器人車體、機器人車體控制機構(gòu)、機器人車體機械機構(gòu)、機器人車體底盤系統(tǒng)；其特征在于，所述機械臂安裝在機器人車體上，機器人車體控制機構(gòu)裝載于機器人車體內(nèi)，機器人車體機械結(jié)構(gòu)裝載于機器人車體上，機器人底盤系統(tǒng)裝載于機器人車體內(nèi)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機械臂包括：機械臂數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和機械臂動力系統(tǒng)，其中：機械臂數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接機械臂動力系統(tǒng)。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機械臂數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括：工業(yè)攝像頭、控制器、RS485接口、執(zhí)行機構(gòu)、機械臂動力系統(tǒng)，其中：

工業(yè)攝像頭數(shù)據(jù)連接控制器，控制器電性連接RS485接口，RS485電性連接執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)電性連接機械臂動力系統(tǒng)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機械臂動力系統(tǒng)包括：動力系統(tǒng)控制模塊、一級機械臂關節(jié)軸控制模塊、二級機械臂關節(jié)軸控制模塊、三級機械臂關節(jié)軸控制模塊，其中：

一級機械臂關節(jié)軸控制模塊電性連接動力系統(tǒng)控制模塊，二級機械臂關節(jié)軸控制模塊電性連接動力系統(tǒng)控制模塊，三級機械臂關節(jié)軸控制模塊電性連接動力系統(tǒng)控制模塊。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)攝像頭采用雙目相機結(jié)構(gòu)結(jié)合測距算法測量物體距離，采用四元數(shù)方法完成機械臂關節(jié)之間坐標傳遞和控制信號。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測距算法以O_LO_R為兩個單目相機的光圈為中心，f為焦距，u_Lu_R為成像平面的坐標，P為檢測到的目標，P_LP_R為左右相機成像位置，根據(jù)幾何相似性，可得：

即為檢測到的目標與攝像頭的距離，其中f、b、u_L、u_R均為相機參數(shù)。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述四元素方法定義三維空間目標位置為p＝[x,y,z]∈R³，以及一個由單位四元素指定旋轉(zhuǎn)q和平移t，轉(zhuǎn)化為另一個坐標系位置p'，用虛數(shù)四元素表示p：

p＝[0,x,y,z]^T＝[0,v]^T，

把四元素的三個虛數(shù)部分與三維空間內(nèi)的三個坐標軸對應，則另一個坐標系下的目標位置為：

p'＝qpq^-1+t。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人車體控制機構(gòu)包括：工控機、下位機、CAN總線、控制器、SLAM算法模塊、路由器、多傳感器組、激光雷達、語音識別模塊、陀螺儀、電源系統(tǒng)、上位機、位姿傳感器，其中：

工控機電性連接控制器，控制器數(shù)據(jù)連接下位機，SLAM算法模塊數(shù)據(jù)連接控制器，上位機通過CAN總線數(shù)據(jù)連接控制器，路由器數(shù)據(jù)連接控制器，多傳感器組數(shù)據(jù)連接控制器，激光雷達數(shù)據(jù)連接控制器，語音識別模塊數(shù)據(jù)連接控制器，陀螺儀數(shù)據(jù)連接控制器，電源系統(tǒng)電性連接控制器，位姿傳感器數(shù)據(jù)連接下位機。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人車體底盤系統(tǒng)包括：控制系統(tǒng)、物體運動信息采集裝置、報警裝置、碰撞信息采集裝置、安全防護裝置、物體圖像體積信息采集裝置、智能識別系統(tǒng)，其中：

物體運動信息采集裝置數(shù)據(jù)連接控制系統(tǒng)，報警裝置數(shù)據(jù)連接控制系統(tǒng)，碰撞信息采集裝置數(shù)據(jù)連接控制系統(tǒng)，安全防護裝置電性連接控制系統(tǒng)，物體圖像體積信息采集裝置數(shù)據(jù)連接控制系統(tǒng)，智能識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接控制系統(tǒng)。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人車體機械機構(gòu)包括：RS485通訊接口、伺服電機、編碼器、減速機、梅花聯(lián)絡軸、皮帶輪、軸承、輪胎、輪胎罩板、車輪軸、防塵保護罩，其中：

RS485通訊接口電性連接伺服電機，私服電機電性連接減速機，編碼器電性連接私服電機，私服電機物理連接梅花聯(lián)絡軸，皮帶輪物理連接梅花聯(lián)絡軸，軸承物理連接輪胎，車輪軸物理連接軸承，輪胎物理連接輪胎罩板。