[發(fā)明專利]一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110583009.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113370272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李敏;何博;吳宗林;張超宙;徐光華;陶唐飛;謝俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J19/02
• 分類號(hào): B25J19/02
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 耿慧敏;朱偉軍

1.一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括，多個(gè)光電傳感單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，其中：

所述光電傳感單元，均包括分別設(shè)置在多段連續(xù)體機(jī)器人的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元的相對(duì)面上的反光件和光電敏感元件；

其中，所述反光件用于接收光電敏感元件發(fā)出的光并將其反射回所述光電敏感元件上；當(dāng)關(guān)節(jié)操作單元發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元的角度會(huì)發(fā)生變化，由于反光件和光電敏感元件分別設(shè)置在相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元的相對(duì)面上，反光件和光電敏感元件之間的距離也會(huì)隨之變化，光電敏感元件接收的光的強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而光電敏感元件輸出的響應(yīng)電信號(hào)也發(fā)生變化；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于接收多個(gè)光電敏感元件的響應(yīng)電信號(hào)并對(duì)多個(gè)所述響應(yīng)電信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集轉(zhuǎn)換后的多個(gè)響應(yīng)電信號(hào)并將轉(zhuǎn)換后的多個(gè)響應(yīng)電信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；

數(shù)據(jù)處理模塊被配置為：根據(jù)轉(zhuǎn)換后的每個(gè)響應(yīng)電信號(hào)分別利用預(yù)設(shè)的標(biāo)定函數(shù)計(jì)算與其對(duì)應(yīng)的光電傳感單元所在的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度；

根據(jù)多個(gè)所述相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度確定多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光電敏感元件包括發(fā)光二極管和光電三極管，所述發(fā)光二極管用于連續(xù)發(fā)出不可見(jiàn)紅光，所述光電三極管用于接收反光件反射回的光強(qiáng)，并根據(jù)光強(qiáng)的變化輸出不同的響應(yīng)電信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括外接電阻，所述外接電阻用于保護(hù)電路和調(diào)節(jié)光電傳感單元的輸入輸出特性。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述反光件為漫反射反光件。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光電傳感單元的個(gè)數(shù)和關(guān)節(jié)操作單元個(gè)數(shù)相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光電敏感元件、外接電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊均是通過(guò)表面貼裝技術(shù)焊接在柔性印制電路板上。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)節(jié)操作單元的一側(cè)形成有凹槽，所述光電敏感元件位于所述凹槽內(nèi)。

8.一種基于權(quán)利要求1-7任一所述的一種多段連續(xù)體機(jī)器人的位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的位姿監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括：

多個(gè)光電敏感元件均實(shí)時(shí)輸出響應(yīng)電信號(hào)，其中，響應(yīng)電信號(hào)是當(dāng)關(guān)節(jié)操作單元發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于關(guān)節(jié)操作單元一側(cè)的光電敏感元件接收到反光件反射回的光后所輸出的電信號(hào)；

當(dāng)關(guān)節(jié)操作單元發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元的角度會(huì)發(fā)生變化，由于反光件和光電敏感元件分別設(shè)置在相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元的相對(duì)面上，反光件和光電敏感元件之間的距離也會(huì)隨之變化，光電敏感元件接收的光的強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而光電敏感元件輸出的響應(yīng)電信號(hào)也發(fā)生變化；

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收多個(gè)光電敏感元件的響應(yīng)電信號(hào)并對(duì)多個(gè)所述響應(yīng)電信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；

數(shù)據(jù)采集模塊采集轉(zhuǎn)換后的多個(gè)響應(yīng)電信號(hào)并將轉(zhuǎn)換后的多個(gè)響應(yīng)電信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；

數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)轉(zhuǎn)換后的每個(gè)響應(yīng)電信號(hào)分別利用預(yù)設(shè)函數(shù)計(jì)算與其對(duì)應(yīng)的光電傳感單元所在的相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)操作單元之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度；并根據(jù)多個(gè)所述相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度確定多段連續(xù)體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。