[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: 北京魚爪知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 周雪峰

一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，包括：機械臂數據處理系統(tǒng)、機械臂動力系統(tǒng)；工業(yè)攝像頭通過捕捉到工作環(huán)境視頻生成圖像，執(zhí)行機構識別圖像中的數據依靠處理模塊。處理模塊采用：測距算法和四元素算法來定位目標控制機械臂的軸承，操控機械臂實現高精度作業(yè)任務，生成控制信號控制機械臂運動。通過上述方式，擺脫傳統(tǒng)機械臂作業(yè)單一與工作環(huán)境的交互性較弱，解決機械臂難定位的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及智能機械臂領域，特別是一種通過視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)。

背景技術

目前市場使用的機械臂設備往往是固定底盤的，依照程序的設定處理單一的作業(yè)任務，不能360°旋轉作業(yè)，這樣的機械臂設備在工作中往往缺乏精準的定位和物體識別功能，只能固定位置對固定目標進行作業(yè)，作業(yè)精準度不高，執(zhí)行效果差，在一些精度高要求行業(yè)中這個缺點更是致命的。

除了固定底盤機械臂與周圍環(huán)境交互能力差之外，現在消防上所用的滅火設備都是依托消防員進行操作，只能滅火設備還沒應用于滅火的場景中，這樣的情況往往是消防員操作設備進入著火場景進行滅火，加大操作難度，消防員置身于危險中，增加人力，效率不高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種視覺定位的機械臂控制系統(tǒng)，其能夠通過視覺系統(tǒng)解決機械臂難定位的問題；使用視覺圖像技術，增強與工作環(huán)境的交互性。

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、機器人車體機械機構、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裝載于機器人車體內，機器人車體機械結構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。

所述機器人車體控制機構用于控制機器人車體的移動、停頓、剎車、躲避障礙物這些操作的過程依托于控制器來實現。在實現這些功能需要多傳感器組和激光雷達采集數據，陀螺儀定位機器人的方位。

所述機器人底盤系統(tǒng)用于記載機器人車體周邊的障礙物信息，生成三維地圖，用物體圖像體積信息采集裝置采集物體圖像進行識別，安全防護裝置用于防護機器人在移動過程中沒有成功躲避障礙物而發(fā)生的碰撞，在碰撞過程中安全防護裝置發(fā)揮作用，減少機器人因碰撞而產生的損失，碰撞信息采集裝置用于碰撞信息采集，供后期管理員或者維護人員、研究員對數據進一步分析。

機械臂包括：機械臂數據處理系統(tǒng)和機械臂動力系統(tǒng)，其中：機械臂數據處理系統(tǒng)電性連接機械臂動力系統(tǒng)。

機械臂數據處理系統(tǒng)包括：工業(yè)攝像頭、控制器、RS485接口、執(zhí)行機構、機械臂動力系統(tǒng)。

其中：工業(yè)攝像頭數據連接控制器，控制器電性連接RS485接口，RS485 電性連接執(zhí)行機構，執(zhí)行機構電性連接機械臂動力系統(tǒng)。

所述工業(yè)攝像頭采用雙目結構，采集視覺圖像。

控制器用于控制工業(yè)攝像頭的操作，數據采集。

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。

工業(yè)攝像頭采用雙目相機結構結合測距算法測量物體距離，采用四元數方法完成機械臂關節(jié)之間坐標傳遞和控制信號。

測距算法以O_L，O_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_L，P_R為左右相機成像位置。根據幾何相似性，可得：