[發明專利]一種工業機械臂智能化路徑規劃裝置及方法

在審

• 申請號: 202011485827.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112643681A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉湘玲;劉孟祥;曠水章;匡增彧;王虎
• 申請（專利權）人: 湖南涉外經濟學院;湖南交通工程學院
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18
• 代理公司: 廣東有知貓知識產權代理有限公司 44681
• 代理人: 周冰香

本發明涉及工業機械臂領域，具體涉及一種工業機械臂智能化路徑規劃裝置及方法，包括加工工件、視覺系統、智能控制系統、機械臂、工作站，所述視覺系統包括視覺模塊、A/D轉換器和快速標定模塊；所述智能控制系統包括圖像學習模塊、路徑規劃模塊、坐標轉換模塊、逆運動學模塊、電機控制模塊，所述工作站模塊包括工作服務器和顯示器；所述機械臂模塊包括基座、N個關節、與所述關節匹配的N個電機，以及加工裝置。所述視覺系統被配置為通過視覺模塊采集加工工件表面信息，通過三維視覺技術將加工工件的型面三維信息形成點云，再形成三維型面數據；所述智能控制系統被配置為基于所述視覺系統采集的信息控制機械臂的動作；所述工作服務器被配置用于機械臂參數調節，其內置機械臂控制平臺軟件，用于控制機械平臺，顯示器用于顯示可控參數；該工業機械臂提高了現有機器人工作的自動化與加工效率、精度，實現了機械臂路徑規劃的智能化。

技術領域

本發明涉及工業機械臂領域，具體涉及一種工業機械臂智能化路徑規劃裝置及方法。

背景技術

工業機械臂定義為“其操作機是自動控制的，可重復編程、多用途，并可以對3個以上軸進行編程。它可以是固定式或者移動式。在工業自動化應用中使用”。操作機又定義為“是一種機器，其機構通常由一系列相互鉸接或相對滑動的構件所組成。它通常有幾個自由度，用以抓取或移動物體(工具或工件)。目前，工業機械臂在機械加工領域應用越來越廣泛，尤其是在汽車加工行業。目前，工業機械臂路徑規劃基本采取人工調試方式，在確定加工路徑之后，對機械臂進行逆運動學分析，將加工工步分解到各環節中，進而對運動路徑進行更改。然而人工調試帶來的結果是工業生產效率降低、運動精度降低，甚至在調試過程中，帶來加工誤差的疊加，導致出現次品、廢品，從而影響加工精度、效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工業機械臂智能化路徑規劃裝置及方法，該工業機械臂能夠提高現有機器人工作的自動化與加工效率、精度，實現了機械臂路徑規劃的智能化。

本發明具體采用以下技術方案來實現上述技術目的：

一種工業機械臂智能化路徑規劃裝置，包括加工工件、視覺系統、智能控制系統、機械臂、工作站；

所述視覺系統包括視覺模塊、A/D轉換器和快速標定模塊；

所述智能控制系統包括圖像學習模塊、路徑規劃模塊、坐標轉換模塊、逆運動學模塊、電機控制模塊，

所述工作站包括工作服務器和顯示器；

所述機械臂包括基座、N個關節、與所述關節匹配的N個電機，以及加工裝置；

所述視覺系統被配置為通過視覺模塊采集加工工件表面信息，通過三維視覺技術將加工工件的型面三維信息形成點云，再形成三維型面數據；具體的，通過A/D轉化器將所述三維型面數據傳輸至快速標定模塊，所述快速標定模塊將所述三維型面數據與預先存儲的加工模型型面數據進行對比，并將所述三維型面數據與該預先存儲的加工模型型面數據之差轉換為預處理的樣本集；

所述智能控制系統被配置為基于所述視覺系統采集的信息控制機械臂的動作，具體的，所述快速標定模塊的輸出端連接所述圖像學習模塊輸入端，將所述樣本集作為輸入至所述圖像學習模塊，通過所述圖像學習模塊內置的圖像識別模型對所述樣本集做出判斷；所述圖像學習模塊的輸出端連接所述路徑規劃模塊的輸入端，所述路徑規劃模塊基于上述判斷的信息形成新的運動路徑，并將所述新的運動路徑輸出至所述坐標轉換模塊，所述坐標轉換模塊將所述新的運動路徑與上次加工的運動路徑作比較，并計算出加工曲線的補償值，所述補償值被傳輸至所述逆運動學模塊，形成關節運動補償量；所述關節運動補償量被傳輸至電機控制模塊，通過所述電機控制模塊形成補償控制信號；

所述工作服務器被配置用于機械臂參數調節，其內置機械臂控制平臺軟件，用于控制機械平臺，顯示器用于顯示可控參數；