[發明專利]基于協作機械臂的遙操作雙臂移動機器人系統

在審

• 申請號: 202010258927.0
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111409074A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 豐飛;楊海濤
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃華科智能裝備科技有限公司;武漢數字化設計與制造創新中心有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;屠志力

本發明提供一種基于協作機械臂的遙操作雙臂移動機器人系統，包括：主端雙協作機械臂人機交互裝置、從端雙臂移動機器人以及雙邊力反饋遙操作系統；主端雙協作機械臂人機交互裝置根據操作者的控制生成相應的控制指令，并向從端雙臂移動機器人發送；從端雙臂移動機器人根據接收到的控制指令進行相應的作業操作；雙邊力反饋遙操作系統主要用于主端雙協作機械臂人機交互裝置與從端雙臂移動機器人之間的通信，主端雙協作機械臂人機交互裝置的機械臂與從端雙臂移動機器人的機械臂之間的雙邊力反饋控制，以及提供圖形用戶界面。本發明能夠提升復雜環境下靈巧、精細作業需求的適應性和應用效率。

技術領域

本發明涉及屬于機器人領域，更具體地，涉及一種面向核工業、空間等極端環境作業的基于協作機械臂的遙操作雙臂移動機器人系統。

背景技術

核工業核設施的日常運維、檢修、安全巡檢，核設施退役相關的源項調查、拆除等作業以及行星等空間探測，涉及到非機構化環境下的機動和操作，具有自主作業的機器人系統或者固定機器人，還未能滿足越來越復雜的此類作業任務的需求。因此，基于人機交互接口的遠程遙操作機器人系統，可實現人在回路的人工增強型作業模式，可將人類智能和經驗引入到復雜的核設施退役拆除及行星探索任務中。

日本在福島核電站事故之后，整合了東京大學、早稻田大學、日本京都大學等機器人技術研發傳統優勢科研院所，以及東芝重工、日立、松下、三洋等機器人及自動化著名企業，成立了面向核設施應急故障處理及核設施拆除的機器人研究機構，面向福島核電站的拆除及退役作業需求，開發了多種類移動機器人系統，雙臂及多臂作業機器人也將是未來的研究重點。而基于遠程遙操作的機器人控制方式也是該機構的研究重點。

此外，美國針對衛星在軌維護，提出了“Phoenix Program”以及“Robot RefuelMission”等多機器人/多機械臂協同的在軌維護和維修機器人系統，取得了顯著的研究成功，并且已經將雙臂擬人的機器人宇航員送入國際空間站，完成了大量的在軌維護機器人作業任務演示。目前，美國正在開展基于模塊化設計思想的在軌衛星維修和維護機器人技術的研究工作，主要通過失效衛星的可用功能模塊的快速切割、轉運和安裝，從而構建具有所需功能的可用衛星。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種基于協作機械臂的遙操作雙臂移動機器人系統，能夠提升復雜環境下靈巧、精細作業需求的適應性和應用效率。本發明采用的技術方案是：

一種基于協作機械臂的遙操作雙臂移動機器人系統，包括：主端雙協作機械臂人機交互裝置、從端雙臂移動機器人以及雙邊力反饋遙操作系統；

主端雙協作機械臂人機交互裝置根據操作者的控制生成相應的控制指令，并向從端雙臂移動機器人發送；從端雙臂移動機器人根據接收到的控制指令進行相應的作業操作；雙邊力反饋遙操作系統主要用于主端雙協作機械臂人機交互裝置與從端雙臂移動機器人之間的通信，主端雙協作機械臂人機交互裝置的機械臂與從端雙臂移動機器人的機械臂之間的雙邊力反饋控制，以及提供圖形用戶界面。

進一步地，主端雙協作機械臂人機交互裝置包括主端支座、雙協作機械臂右臂、雙協作機械臂左臂、腳踏控制部件、視覺交互和顯示組件、主端操作臺、主端座椅；

所述主端座椅安裝在主端支座前側；雙協作機械臂左臂和雙協作機械臂右臂分別連接在主端支座上，并位于主端座椅的左右兩側；雙協作機械臂左臂和雙協作機械臂右臂均配置有肩關節、肘關節和腕關節，雙協作機械臂左臂和雙協作機械臂右臂的各關節中均設有力矩傳感器；

所述視覺交互和顯示組件安裝在主端座椅前的主端操作臺上，用于給操作者提供操作界面，以及從端雙臂移動機器人回傳的圖像，分別在相應的圖形用戶界面上顯示；

所述腳踏控制部件用于控制從端雙臂移動機器人的移動；