[發(fā)明專利]一種冗余自由度液壓重載機(jī)器臂主動(dòng)安全系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010071533.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111168660B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解侖;李連鵬;張海鑫;王志良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/08
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/08;B25J9/16;B25J13/08;B25J19/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波;鄧琳

本發(fā)明提供一種冗余自由度液壓重載機(jī)器臂主動(dòng)安全系統(tǒng)，包括：傳感器系統(tǒng)模塊，用于實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境信息并反饋給控制系統(tǒng)模塊；控制系統(tǒng)模塊，用于接收傳感器系統(tǒng)模塊的反饋信息，并根據(jù)作業(yè)任務(wù)規(guī)劃作業(yè)路徑，向驅(qū)動(dòng)動(dòng)力模塊發(fā)出控制指令；驅(qū)動(dòng)動(dòng)力模塊，用于將控制指令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)指令，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊提供作業(yè)的動(dòng)力；執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令按規(guī)定的動(dòng)作順序完成作業(yè)任務(wù)；云端服務(wù)器模塊，用于配置系統(tǒng)策略，記錄作業(yè)過(guò)程日志并存儲(chǔ)，為用戶提供遠(yuǎn)端可視化功能；主動(dòng)安全模塊，用于檢測(cè)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)域、物理域的入侵攻擊，發(fā)掘潛在安全隱患，保證網(wǎng)絡(luò)和本地設(shè)備安全可靠運(yùn)行。本發(fā)明能夠提高重載機(jī)械臂的安全性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重載機(jī)械臂安全控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冗余自由度液壓重載機(jī)器臂主動(dòng)安全系統(tǒng)。

背景技術(shù)

重載機(jī)械臂系統(tǒng)是最復(fù)雜的信息物理系統(tǒng)之一。在全球工業(yè)領(lǐng)域的重型裝備制造、協(xié)同搬運(yùn)、精細(xì)裝配以及復(fù)雜環(huán)境重型裝備維護(hù)等方面，重載機(jī)械臂具有不可替代的重要作用，特別是面向如航空航天等高精尖科技領(lǐng)域，已成為解決大負(fù)載作業(yè)，提高工作效率、生產(chǎn)安全、降低人工成本等重大需求問(wèn)題的核心必備裝備。然而現(xiàn)階段，關(guān)于重載機(jī)械臂主動(dòng)安全技術(shù)研究較少,安全可靠性較低，制約著重載機(jī)械臂在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

針對(duì)目前存在的重載機(jī)械臂應(yīng)用需求巨大和安全性能較低的矛盾，提高液液壓重載機(jī)械臂主動(dòng)安全能力，開(kāi)發(fā)主動(dòng)安全系統(tǒng)是重載機(jī)械臂進(jìn)一步發(fā)展的必然選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種冗余自由度液壓重載機(jī)器臂主動(dòng)安全系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的重載機(jī)械臂安全性能相對(duì)較低、作業(yè)安全保障不足的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供如下方案：

一種冗余自由度液壓重載機(jī)器臂主動(dòng)安全系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)模塊、控制系統(tǒng)模塊、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊、云端服務(wù)器模塊及主動(dòng)安全模塊；其中，

所述傳感器系統(tǒng)模塊用于實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境信息并反饋給所述控制系統(tǒng)模塊；

所述控制系統(tǒng)模塊用于接收所述傳感器系統(tǒng)模塊的反饋信息，并根據(jù)作業(yè)任務(wù)規(guī)劃作業(yè)路徑，向所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力模塊發(fā)出控制指令，協(xié)調(diào)完成作業(yè)任務(wù)；

所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力模塊用于接收所述控制指令，并將所述控制指令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)指令，為所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊提供作業(yè)的動(dòng)力；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)指令，按規(guī)定的動(dòng)作順序完成作業(yè)任務(wù)；

所述云端服務(wù)器模塊用于配置機(jī)械臂控制系統(tǒng)策略，記錄作業(yè)過(guò)程日志并存儲(chǔ)，為用戶提供遠(yuǎn)端可視化功能；

所述主動(dòng)安全模塊用于檢測(cè)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)域、物理域的入侵攻擊，發(fā)掘潛在安全隱患，保證網(wǎng)絡(luò)和本地設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)模塊為ROS控制系統(tǒng)模塊，運(yùn)行在Linux系統(tǒng)下，包括ROS界面、ROS層、Moveit層、ROS應(yīng)用層、ROS配置層、ROS接口層、ROS信息傳輸層和ROS控制層。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)模塊包括Descartes規(guī)劃器、Trac-IK逆解器、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)基元和信號(hào)IO處理單元；

所述Descartes規(guī)劃器用于液壓重載機(jī)械臂作業(yè)任務(wù)路徑規(guī)劃，包括關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃和笛卡爾空間軌跡規(guī)劃，或者兩種組合成為混合軌跡規(guī)劃；

所述Trac-IK逆解器用于將作業(yè)目標(biāo)點(diǎn)位姿轉(zhuǎn)化到機(jī)械臂系統(tǒng)坐標(biāo)系，并逆解各個(gè)關(guān)節(jié)需要運(yùn)動(dòng)的位移和速度；

所述動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)基元用于提高機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡的流暢性和平滑性，防止作業(yè)卡頓、停滯和較大幅度震動(dòng)；

所述信號(hào)IO處理單元用于接收所述傳感器系統(tǒng)模塊、所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力模塊、所述主動(dòng)安全模塊的信號(hào)，并將處理后的控制指令、日志記錄、系統(tǒng)狀態(tài)傳輸給相應(yīng)接收模塊。