[发明专利]一种动态环境下双臂服务机器人作业的事前安全预测方法

权利要求书

1.一种动态环境下双臂服务机器人作业的事前安全预测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)针对在双臂服务机器人作业中的安全待预测对象，获取该待预测对象的骨骼模型和点云图，以此分别获得该待预测对象的空间位置信息，包括所述骨骼模型中各个关节点的坐标和该待预测对象的点云坐标；

(b)构建所述双臂机器人的运动学模型和三维结构模型，以此获取该双臂机器人的空间位置信息，包括各个关节点坐标和各个连杆参数；将所述待预测对象和双臂机器人的位置信息进行坐标转换，以此统一到同一个世界坐标系中；

(c)根据所述待预测对象的骨骼模型和所述双臂机器人的三维结构模型分别将二者划分为多个部分，对于待预测对象，选择球形包围盒或胶囊形包围盒代表每个所述部分，对于所述双臂机器人，选择胶囊形包围盒代表每个所述部分，分别对待预测对象和双臂机器人的所有部分建立包围盒后即获得所述待预测对象和双臂机器人各自的包围盒模型，其中，所述胶囊形包括圆柱部分和两个半球形部分，所述两个半球形部设置在所述圆柱部分的两端，且所述半球形部分的底面与所述圆柱部分的底面重合，所述球形或胶囊形的尺寸分别根据所述待预测对象和双臂机器人的空间位置信息计算获得；

(d)计算所述待预测对象和双臂机器人包围盒模型之间的距离，将该距离值与预设可接受安全阈值进行比较，在该阈值范围内则安全，否则不安全，以此实现待预测对象安全的事前预测。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述球形包围盒优选选取相应部分的最小外接球作为所述球形包围盒。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，对于待预测对象，所述胶囊形包围盒中圆柱的半径优选相应部分边界上的点到该部分中心轴线之间的垂直距离中的最大值。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述双臂机器人的胶囊包围盒圆柱部分的直径径优选为相应连杆的最大横截面处的宽度。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述计算所述待预测对象和双臂机器人包围盒模型之间的距离具体为：计算所述待预测对象上的每个部分对应的包围盒与所述双臂机器人末端连杆对应的包围盒之间的距离，即计算所述待预测对象上的球形包围盒或胶囊形包围盒与所述双臂机器人上的胶囊形包围盒之间的距离。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，计算所述待预测对象上的球形包围盒或胶囊形包围盒与所述双臂机器人上的胶囊形包围盒之间的距离分别按照下列方式计算：

ⅰ当计算球形包围盒到胶囊形包围盒之间的距离时，通过计算球形包围盒的中心到所述胶囊形包围盒中心轴线之间的距离获得；

ⅱ当计算胶囊形包围盒到胶囊包围盒之间的距离时，通过计算两个胶囊包围盒中心轴线之间的距离获得。