[发明专利]机械臂系统

说明书

本发明提供了一种机械臂系统，包括：中控模块，用于产生操作目标的指令；视觉模块，用于接收所述指令，识别目标并实时获取所述目标的位姿信息，并将所述位姿信息输出至中控模块以确定轨迹；机械臂，用于根据所述轨迹移动，直至到达操作位置；以及触觉阵列模块，用于当所述机械臂在操作位置接触目标时，对目标进行接触式探索，将接触信息实时反馈给中控模块实现认知，同时能够实时反馈接触时的力信息，直至所述中控模块控制所述机械臂完成目标的操作。本发明的冗余机械臂触视融合系统，能够实现多传感器与机械臂的融合，充分发挥冗余机械臂灵巧操作的特性，面向多样和复杂环境，提高机械臂精细操作性、自主性以及人机协作的效率。

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种机械臂系统。

背景技术

机械臂系统是一类具备可编程功能、可实现多种操作的复杂机电系统，由于其可重复操作且能够在各类复杂及危险环境中灵活使用，在工业生产、加工装配、军事航天等领域中发挥着不可替代的作用。随着传感器技术的发展，机械臂系统的控制水平和智能化水平不断提升。

传感器是提升机械臂系统智能化水平的主要手段。目前，视觉传感器以其能够获取操作环境信息的优势，在感知、识别等领域应用非常广泛。然而值得注意的是，在许多环境下，通过视觉并不能准确地得到现场机械臂与环境作用的全部信息，例如机器人手爪可能会间断性地遮挡机器人的视线，使得视觉信息在操作过程中不完整；且当存在无照明、空间狭窄等视觉障碍时，视觉将无法发挥其感知识别能力，从而使得机械臂系统丧失获取环境信息的方法。

机械臂上也会使用一些力传感器，如六维力传感器、力矩传感器和压力传感器。然而关节力矩传感器和六维力传感器只能通过间接方式获取机械臂与物体的接触力情况，受到极大地受到实际运动的影响；而安装于手爪的单一压力传感器则只能反映一个点的接触力信息，对于不规则物体存在信息量不足的特点。且现存力传感器多为单一力觉反馈，缺乏对接触目标温度、硬度等形式的测量，而这些信息能够极大地提升机械臂系统的适用范围。

综上所述，依靠传统视觉与力传感器的机械臂系统已经越来越无法胜任其在各种领域中的应用，同时难以适应复杂场景和自主智能操作需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种机械臂系统，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种机械臂系统，包括：

中控模块，用于产生操作目标的指令；

视觉模块，用于接收所述指令，识别目标并实时获取所述目标的位姿信息，并将所述位姿信息输出至中控模块以确定轨迹；

机械臂，用于根据所述轨迹移动，直至到达操作位置；以及

触觉阵列模块，用于当所述机械臂在操作位置接触目标时，对目标进行接触式探索，并将接触信息实时反馈给中控模块实现认知，同时能够实时反馈接触时的力信息，直至所述中控模块控制所述机械臂完成目标的操作。

在本发明的一些实施例中，所述视觉模块包括：

全局视觉单元，用于获取所述目标的原始位姿信息，并将所述原始位姿信息输出至中控模块以确定一预定轨迹；以及

手眼视觉单元，用于在机械臂运动的过程中实时获取目标的变化位姿信息和机械臂的末端位姿，并将所述变化位姿信息和机械臂的末端位姿输出至中控模块以修正所述预定轨迹，确定修正后的轨迹。

在本发明的一些实施例中，所述全局视觉单元为可视范围为0.5-4.5m，可视水平角度为70°，可视垂直角度为60°，图像分辨率为1920×1080的深度相机；和/或

所述手眼视觉单元为基线距离为120mm，视野角度为150°，识别深度为0.5-20m的双目摄像机。