[發明專利]一種拋物-接物機械人系統

有效

• 申請號: 202110077689.8
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112847374B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 何苗;蔡林;錢梓桐;黃黎慧
• 申請（專利權）人: 湖北師范大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

1.一種拋物-接物機械人系統，其特征在于，所述拋物-接物機械人系統包括：

圖像采集模塊，與中央控制模塊連接，圖像采集模塊包括攝像機、圖像傳感器、隨機存儲器以及采樣控制器，所述采樣控制器的功能包括控制圖像傳感器采樣，對隨機存儲器的控制，在圖像采集完成后，要對其進行濾波處理；圖像采樣的過程為攝像機獲取到眼前的實時景象，將圖像傳給圖像傳感器處理成電子信號，同時使用采樣控制器對圖像傳感器進行采樣控制，然后傳送給隨機存儲器，便于存儲圖像進行圖像處理，用于采集待拋物體或待接物體所在區域圖像數據；

數據采集模塊，與中央控制模塊連接，數據采集模塊由數據采集傳感器、放大電路、濾波器、多路模擬開關及采樣器組成；所述數據采集傳感器是把外界的模擬量轉化為計算機能接受的數字量，數據采集模塊的過程是將數據傳入數據采集傳感器中，再傳入放大電路中對數字信號進行放大和緩沖，然后傳入濾波器中衰減信號噪聲，再傳入多路模擬開關將多個模擬量參數分時接通，接下來傳入采樣器中穩定信號，最后傳入系統；用于采集待接物體數據以及待拋物體相關數據；

參數設置模塊，與中央控制模塊連接，根據采集的圖像數據來分析最佳的目標位置，利用圖像傳感器將數據傳送至模擬器中，然后在模擬器中快速的規劃最佳位置坐標；確定后，模擬器將數據傳送回圖像傳感器中進行目的參數設置；用于設置待拋物體的目的位置坐標數據；

圖像處理模塊，與中央控制模塊連接，由隨機存儲器將圖片使用圖片處理算法進行處理，處理過后傳回隨機存儲器中進行存儲；用于對采集的相關圖像數據進行處理；

定位模塊，與中央控制模塊連接，由無線傳感器和網絡基站和機器人主板天線構成，無線基站獲取機器人周圍位置情況，發送至無線傳感器，機器人通過分析位置信息，來確定目標位置；用于定位機械人當前的位置坐標、待拋物體的位置坐標以及待接物體的位置坐標；

中央控制模塊，與圖像采集模塊、數據采集模塊、參數設置模塊、圖像處理模塊、定位模塊、預測模塊、接物軌跡規劃模塊、拋物軌跡規劃模塊、機械人位置調整模塊、速度確定模塊、姿態調整模塊以及拋物接物模塊連接，用于利用控制器控制各個模塊正常工作；

預測模塊，與中央控制模塊連接，預測模塊通過隨機存儲器中的圖像和數據信息，使用卷積神經網絡進行計算，將計算結果傳送至模擬器中進行模擬分析結果，選擇最佳結果數據；從而獲得用于基于獲取的待接物體的參數、形狀、距離位置數據以及運動軌跡數據預測待接物體的落點位置與落點姿態；

接物軌跡規劃模塊，與中央控制模塊連接，在拋物者扔東西的瞬間捕捉他的動作和拋物角度，送至接物軌跡規劃模塊的傳感器進行分析，分析距離和數據，立刻規劃出物體的運動軌跡，利用模擬器估計物體落下的位置；用于基于預測的待接物體的落點位置、測量的距離數據以及障礙物情況數據、機械人當前的位置進行機械人接物的軌跡規劃；

拋物軌跡規劃模塊，與中央控制模塊連接，規劃拋物的角度和距離，在模擬器中快速模擬，選擇出最佳軌跡；用于基于預設的待拋物體的目的位置坐標數據、機械人前方的障礙數據以及機械人的當前數據設置確定拋物軌跡；

機械人位置調整模塊，與中央控制模塊連接，根據確定的軌跡和角度，機械人位置調整模塊的傳感器計算出機器人的位置，將數據傳送至主板，用于基于規劃的機械人軌跡進行機械人當前位置的調整；

速度確定模塊，與中央控制模塊連接，根據確定的位置軌跡和角度以及目的距離，通過速度確定模塊的傳感器和模擬器來確定物體的拋物速度，從而確定拋物的力度，將數據傳給主板；用于基于確定的拋物軌跡以及獲取的待拋物體的重量數據確定拋物的速度；

姿態調整模塊，與中央控制模塊連接，姿態調整模塊的傳感器獲得到之前所計算的數據，將數據傳送到驅動裝置設置機械人的最終姿勢，將數據傳送到主板，來實施姿勢調整；用于基于預測得到的待接物體的落點姿態調整機械人以及機械人手的姿態調整；同時用于基于獲取的待拋物體的當前圖像數據進行機械人手取物的姿態調整；

拋物接物模塊，與中央控制模塊連接，將數據傳送至主板，使機械人完成一系列的動作；用于基于確定的拋物、接物的軌跡、姿態、速度進行拋物與接物。