[發(fā)明專利]基于多重感知的機(jī)器人安全控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010590912.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111906778B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎需林;劉培超;劉主福
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市越疆科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/06
• 代理公司: 深圳市華勤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44426
• 代理人: 隆毅

本發(fā)明提出一種基于多重感知的機(jī)器人安全控制方法，該機(jī)器人安全控制方法包括：在接收到3D視覺裝置發(fā)送的障礙物運(yùn)動信息時(shí)，根據(jù)障礙物運(yùn)動信息和機(jī)器人運(yùn)動信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第一控制策略，以避開障礙物；在接收到接近覺電子皮膚發(fā)送的接近覺信息時(shí)，根據(jù)人工勢場法，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第二控制策略，以避開障礙物；在接收到觸覺電子皮膚發(fā)送的力反饋信息時(shí)，根據(jù)力反饋信息和機(jī)械臂的電流反饋信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第三控制策略，以減小機(jī)器人與障礙物之間的碰撞力。本發(fā)明所提出的機(jī)器人安全控制方法可有效提高機(jī)器人的安全性，避免其對人體造成傷害。此外，本發(fā)明還公開一種基于多重感知的機(jī)器人安全控制裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種基于多重感知的機(jī)器人安全控制方法及裝置。

背景技術(shù)

機(jī)器人是整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物，它既可接受人類指揮，也可運(yùn)行預(yù)先編排的計(jì)算機(jī)程序，還可根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動，以協(xié)助或取代人類的工作。

在實(shí)際使用時(shí)，可能需要人與機(jī)器人協(xié)同工作，以完成某項(xiàng)任務(wù)。而在人與機(jī)器人協(xié)同工作時(shí)，需保證機(jī)器人具備足夠的安全性，以避免機(jī)器人與人體發(fā)生碰撞，或者在檢測到碰撞時(shí)采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施，從而保證人身安全。

為此，現(xiàn)有的機(jī)器人采用基于電流環(huán)的接觸式碰撞檢測，以觸發(fā)機(jī)器人停止。但是，現(xiàn)有的碰撞檢測方式依靠人與機(jī)器人接觸后所引起的電流變化而觸發(fā)機(jī)器人停止，而當(dāng)機(jī)器人觸發(fā)停止時(shí)，人與機(jī)器人已經(jīng)發(fā)生碰撞，在某些場景下，這種碰撞已經(jīng)對人體造成了傷害。并且，現(xiàn)有的碰撞檢測方式在檢測到碰撞后，需對整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)執(zhí)行安全停機(jī)操作，但停機(jī)后的重啟操作需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種基于多重感知的機(jī)器人安全控制方法，以解決現(xiàn)有的機(jī)器人存在所存在的安全性問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于多重感知的機(jī)器人安全控制方法，該機(jī)器人安全控制方法包括：在接收到3D視覺裝置發(fā)送的障礙物運(yùn)動信息時(shí)，根據(jù)所述障礙物運(yùn)動信息和機(jī)器人運(yùn)動信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第一控制策略，以避開所述障礙物，所述運(yùn)動信息包括運(yùn)動速度和運(yùn)動軌跡；在接收到接近覺電子皮膚發(fā)送的接近覺信息時(shí)，根據(jù)人工勢場法，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第二控制策略，以避開所述障礙物；在接收到觸覺電子皮膚發(fā)送的力反饋信息時(shí)，根據(jù)所述力反饋信息和機(jī)械臂的電流反饋信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第三控制策略，以減小所述機(jī)器人與障礙物之間的碰撞力。

優(yōu)選地，在接收到3D視覺裝置發(fā)送的障礙物運(yùn)動信息時(shí)，根據(jù)障礙物運(yùn)動信息和機(jī)器人運(yùn)動信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第一控制策略的步驟之前，還包括：通過3D視覺裝置對障礙物進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以獲取所述障礙物的實(shí)時(shí)運(yùn)動信息，并根據(jù)所述運(yùn)動信息建立第一運(yùn)動模型；通過所述機(jī)器人的控制器獲取所述機(jī)器人的實(shí)時(shí)運(yùn)動信息，并根據(jù)所述運(yùn)動信息建立第二運(yùn)動模型；根據(jù)所述第一運(yùn)動模型和第二運(yùn)動模型，對所述機(jī)器人與障礙物進(jìn)行碰撞演練，并獲取碰撞演練的結(jié)果；根據(jù)所述碰撞演練的結(jié)果，確定是否生成所述第一控制策略。

優(yōu)選地，所述根據(jù)障礙物運(yùn)動信息和機(jī)器人運(yùn)動信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第一控制策略包括：在碰撞演練過程中，生成自主避障路徑，并將所述自主避障路徑與所述機(jī)器人的當(dāng)前路徑合成；若無法合成自主避障路徑，則控制所述機(jī)器人減速運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述根據(jù)力反饋信息和機(jī)械臂的電流反饋信息，生成供機(jī)器人執(zhí)行的第三控制策略包括：建立阻抗控制模型，所述阻抗控制模型包括碰撞時(shí)的碰撞力、碰撞參數(shù)、預(yù)設(shè)位置、預(yù)設(shè)速度和預(yù)設(shè)減速度；根據(jù)預(yù)先建立的碰撞試驗(yàn)，獲取碰撞時(shí)的碰撞參數(shù)，所述碰撞參數(shù)包括剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)和質(zhì)量矩陣參數(shù)；將觸覺電子皮膚所反饋的碰撞力，輸入至所述阻抗控制模型，以獲取所述機(jī)器人的預(yù)設(shè)位置。