[發明專利]基于機器視覺的機器人關節形變傳感器、機械臂及方法

在審

• 申請號: 202210074095.6
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114407084A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 于宏宇;王若欽;吳池力
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: B25J19/02
• 分類號: B25J19/02;B25J17/00;B25J17/02;B25J18/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 李小林;陳雄岳

本發明公開了一種基于機器視覺的機器人關節形變傳感器、機械臂及方法，傳感器裝設在機器人關節內，機器人關節內包括相對設置的第一安裝部和第二安裝部以及連接并支撐第一安裝部和第二安裝部的支撐部，傳感器包括攝像裝置和標記物；攝像裝置固定在第一安裝部朝向第二安裝部的一面；標記物設置在第二安裝部朝向第一安裝部的一面，攝像裝置與機器人的控制器電連接，攝像裝置對標記物拍照以記錄標記物的位置變化。本發明的基于機器視覺的機器人關節形變傳感器中，在機器人關節內設置攝像裝置和標記物，可通過攝像裝置拍攝標記物的圖像，比較碰撞前后的標記物的位置變化，從而確定碰撞后的機器人關節的形變數據，進而確定碰撞后的位置。

技術領域

本發明屬于機器人傳感器領域，具體涉及一種基于機器視覺的機器人關節形變傳感器、機械臂及方法。

背景技術

機器人在工業生產中有著廣泛的應用。在機器人的使用過程中，由于人為失誤、零件故障、控制系統失效等意外導致運動軌跡偏離、工件偏移，從而導致機器人在工作過程中產生碰撞的情況時有發生。如果沒有第一時間發現碰撞并停止機器人的運動，可能會造成機器人系統、末端貴重工具或者貴重工件的損壞，甚至產生更嚴重的安全問題。產生以上事故的原因是現有的機器人在防碰撞系統上存在一定的不足，沒有建立起有效的主動預防機制。機器人難以第一時間預測或檢測到碰撞，并主動采取中斷或避讓措施，也無法在碰撞解除后及時恢復工作位置，從而繼續進行被中斷的作業。對此，越來越多的工業機器人企業投入研發碰撞自動檢測識別和姿態自恢復系統，試圖解決機器人碰撞問題。

現有方案主要集中在對于碰撞本身的預防和防護上，而碰撞解除后機械臂能迅速回歸到碰撞發生前的位置，繼續被中斷的作業同樣是非常重要的需求。通過控制系統的運行狀態和記錄，可以調取到觸發碰撞信號時，機械臂理論上的位置。但是機械臂真實的中止位置又受到信號延遲、關節的變形等因素影響，難以被精確定位。

發明內容

為解決現有技術中的機械臂碰撞后難以精確定位的問題，本發明提供了一種基于機器視覺的機器人關節形變傳感器、機械臂及方法。

本發明采用了以下技術方案：

一種基于機器視覺的機器人關節形變傳感器，裝設在機器人關節內，所述機器人關節內包括相對設置的第一安裝部和第二安裝部以及連接并支撐所述第一安裝部和第二安裝部的支撐部，所述機器人關節形變傳感器包括一個或多個攝像裝置和一個或多個標記物；

所述攝像裝置固定在所述第一安裝部朝向所述第二安裝部的一面；所述標記物設置在所述第二安裝部朝向所述第一安裝部的一面，所述攝像裝置與所述機器人的控制器電連接，所述攝像裝置對所述標記物拍照以記錄所述標記物的位置變化。

在一些實施例中，所述位置變化包括六個自由度的變化。

在一些實施例中，所述標記物上設有標記原點和至少一個目標點，所述目標點與所述標記原點的距離為已知值。

一種機械臂，包括至少兩個機械臂段和連接在兩所述機械臂段之間的機器人關節，每一所述機器人關節內設有如上所述的基于機器視覺的機器人關節形變傳感器。

在一些實施例中，所述機器人關節還包括圍繞所述第一安裝部和第二安裝部設置的外殼。

在一些實施例中，所述機械臂包括三個依次連接的機械臂段，相鄰的機械臂段之間通過所述機器人關節連接。

一種碰撞后的機械臂末端位置的確定方法，采用如上所述機械臂，所述方法包括以下步驟：

S1.碰撞前，所述攝像裝置對所述標記物拍攝獲得第一圖像，所述控制器根據所述第一圖像獲得標記物的第一位置數據；

S2.碰撞后所述機器人暫停運動；

S3.所述攝像裝置對所述標記物拍攝獲得第二圖像，所述控制器根據所述第二圖像獲得標記物的第二位置數據；