[发明专利]一种基于混联式移动机器人的协同搬运平台及控制方法

说明书

本发明属于移动机器人领域，具体公开了一种基于混联式移动机器人的协同搬运平台及控制方法，具体包括两台以上的移动夹持单元、主控机、监控系统、动态测试分析系统和运动控制系统，移动夹持单元由移动平台、并联承载装置和机械手组成，监控系统包括姿态传感器、载荷传感器、振动传感器、视觉传感器和稳定性控制器，能够实时检测移动平台的姿态信息、载荷信息振动信息、环境信息和稳定性，动态测试分析系统包括动态性能数据库、运算分析模块和信号处理模块。本发明综合了并联机构和串联机构的双重优点，有效提高系统结构的刚度、工作空间、稳定性和作业灵活性，能够对系统的稳定性进行实时监控。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种基于混联机构的移动机器人协同搬运系统及方法。

背景技术

机器人被广泛应用到生产加工、服务运输等各个领域，具有工作效率高、重复精度好、功能强大等优点。然而，固定在操作台上的机器人，由于其工作空间十分有限，极大地制约了机械手功能的拓展。移动机器人是一种具有高度自规划、自组织、自适应能力，适合在复杂的非结构化环境中工作，集环境感知、动态决策与规划、运动控制与执行等多种功能为一体，相对固定式机器人和机械手，其应用范围和功能都大为拓展和提高，在货物搬运领域具有明显的优势。而单纯的移动平台式的移动机器人其作业灵活性和可操作度受到极大限制。文章《带有机械臂的全方位移动机器人的研制》采用全方位移动机构设计了一种全方位移动机械臂，但是其刚度和稳定性较低。专利CN201510206946.8公开了一种重载搬运装配移动机器人，采用移动平台和Stewart 并联平台，实现系统的搬运、装配作业，但是其系统的工作空间和作业灵活性明显受到限制。移动机械手是将机械手安装在移动机器人上，集成移动平台和机械手两个子系统，这种结构使其拥有几乎无限大的工作空间和高度的运动冗余性，同时具有移动和操作功能，使其能够在更短的时间内，以更优的位姿完成更大范围内的任务，优于传统的机械手和移动机器人。可以看出，现有技术中移动机械手的移动平台多是作为运动载体，其上搭载的机械手臂通常采用串联关节臂，这存在以下问题：单纯的基于串联机构的移动机械手，整体系统的刚度和稳定性较低，难以完成高强度的搬运作业，尤其是在负载变化或执行大负载抓取以及重载搬运作业时极易导致失稳，而此时仅仅具有运动载体功能的移动平台难以进行有效的反馈调节进行匹配，因而容易造成整车倾覆事故，影响移动机械手的高效稳定作业，增加了作业失败的可能性；而单纯的并联机构其系统的工作空间和作业灵活性明显受到限制。随着现代生产制造领域大型重载零部件的加工装配作业越来越多，单移动机械手明显难以完成高效稳定的搬运作业，因此应针对现有技术存在的不足以及大型重载零部件搬运作业的需求，发明一种移动机器人协同搬运系统及方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于混联式移动机器人的协同搬运平台及控制方法，具体如下：

一种基于混联式移动机器人的协同搬运平台，包括两台以上的移动夹持单元。每个移动夹持单元均由移动平台1、并联承载装置3和机械手2构成。其中，并联承载装置3安装在移动平台1之上。在联承载装置3顶部设有一个以上的机械手2。

根据权利要求1所述的一种基于混联式移动机器人的协同搬运平台，其特征在于，在移动平台1和/或并联承载装置3上安装有监测系统4。

进一步说，监测系统4包括姿态传感器41、载荷传感器42、振动传感器43和视觉传感器44。

进一步说，监测系统4还包括稳定性控制器45。

优选的方案是，有2个以上的移动夹持单元。并设有主控机7、动态测试分析系统6、运动控制系统5和无线信号接收机8。其中，姿态传感器41、载荷传感器42、振动传感器43和视觉传感器44均安装在移动平台1上。

动态测试分析系统6为一台工控机或单片机。在动态测试分析系统6内设有包括动态性能数据库61、运算分析模块62和信号处理模块63。

机械手2的末端设置有重物抓取装置23。