[实用新型]一种双机器人实时动态避障装置

说明书

技术领域

本实用新型属于工业机器人控制领域，更具体地，涉及一种双机器人实时动态避障装置。

背景技术

目前，传统机器人行业使用的都是单臂机器人，也就是工作位置固定，机器人末端安装相应的工具，运动到工作位置来进行相应的搬运、装配、焊接、打磨等工作。而随着对加工效率的提高，一般在加工操作中都需要进行多个机器人的协同操作，而现有的双工业机器人协同工作时，每个机器人都由自己的控制器独立控制。为了防止发生碰撞，当一个单臂机器人要进入某一个共同工作区域时，必须实时发送碰撞信号到另外一台单臂机器人进行确认，并且必须待一个机器人退出该共同工作区域后，另外一台机器人才能进入工作，因此双机器人协作过程中存在等待，导致其工作效率存在很大的瓶颈。

基于智能避障系统的双臂机器人，可以实现一个机器人在搬运、装配、焊接或者打磨工件时，另一个机器人可以在同一区域进行加工操作，不存在碰撞等候区，更好地满足了工业生产过程的多机器人机协同工作能力。

目前现有技术中申请号为201010615758.8，公开号为CN101512453B，名称为“避免工业机器人与物体之间碰撞的方法和设备”的专利文献提供了机器人对碰撞预测的可能性，该技术的局限性体现在于，不能实现动态的避障，当预测到机器人与周围物体发生碰撞时，仅发信号给机器人让其停止运动，无法保证两机器人协同工作的连续性；另外一篇申请号201510079471.0，公开号CN104760043A，名称为“一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器”，该技术解决了双臂机器人的无碰撞运动规划，该种避障技术的局限在于机器人必须按照预先离线编程规划好的路径工作，不能在实际工作过程中进行实时碰撞检测及动态避免碰撞。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种双机器人实时动态避障装置及其避障方法，其目的在于减少避障过程中的机器人等待时间，实现实时动态避障，由此提高双机器人的工作效率。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了双机器人实时动态避障装置，其特征在于，所述避障装置包括避障主控模块，所述避障主控模块包括依次相连的位置检测模块、碰撞检测模块以及动态避障模块，所述位置检测模块与所述双机器人本体的电机通信，实时采集所述双机器人本体的位置信息，所述碰撞检测模块接收所述位置检测模块发送的所述位置信息，并与所述双机器人本体发生碰撞的安全距离进行比较，所述动态避障模块接收所述碰撞检测模块的结果进行所述双机器人本体的避障路径规划，并将所述避障路径规划发送于所述双机器人本体的电机驱动器，驱动所述双机器人本体执行所述避障路径。

进一步地，所述安全距离的定义如下：对所述双机器人本体的大臂、小臂以及手腕进行包络体表达，所述包络体中间由圆柱体组成，所述包络体的两端由球体组成，所述安全距离由所述包络体的尺寸距离表达。

进一步地，所述安全距离为任何一所述双机器人本体的所述包络体不发生碰撞叠加。

进一步地，所述避障路径规划的执行可由其中之一的所述机器人本体完成或者由两者共同完成。

进一步地，所述位置信息包括角度信息和角速度信息。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型提供一种具有动态避障功能的双臂机器人控制装置，能够在2个机器人即将发生碰撞时及时规划出新的无碰撞路径，避免碰撞，而不是停止机器人，最大化提高了双机器人的高效性、安全性；此装置的优势在于具有前瞻性，可以提前检测到碰撞的风险，增强了检测到即将碰撞的机会。另外一个优势在于能够实现动态避障；利用具有动态避障功能的该控制装置直接控制两台具备6自由度的机器人，实现对机器人的实时动态避障；并且该避障装置的模块化使得其可以应用于各类安装在同一基座下的机器人，可以涉及的加工操作过程包括打磨、装配、喷涂、焊接等，具有非常广泛的应用范围。

附图说明

图1是按照本实用新型实现的动态避障装置与双机器人的配合安装示意图；

图2是按照本实用新型实现的对机器人进行外形包络体生成的示意图；

图3是按照本实用新型实现的两个机器人进行外形简化的示意图；

图4是按照本实用新型实现的实时动态避障装置的整体模块结构示意图；

图5是按照本实用新型实现的具有智能避障功能的机器人的控制方法流程示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：