[发明专利]基于协作化驱控一体机器人的人机协作安全系统

说明书

本发明公开了一种基于协作化驱控一体机器人的人机协作安全系统，包括图像采集终端、人机碰撞检测系统、驱控一体工业机器人控制系统、机器人本体、协作人员及通信系统，图像采集终端与人机碰撞检测系统连接，驱控一体工业机器人控制系统由机器人控制模块和机器人驱动模块组成，机器人控制模块由末端负载辨识模块和轨迹规划与优化模块组成，机器人控制模块向机器人驱动模块发送控制指令，机器人驱动模块驱动机器人本体，系统之间通过通信系统交换数据。本发明能够实时监测人与机器人本体之间的空间位置关系，通过数据交互，驱控一体工业机器人控制系统对机器人本体做出轨迹规划，驱动机器人避免碰撞的发生，显著提高人机协作过程中的安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于协作化驱控一体机器人的人机协作安全系统，属于人机协作安全技术领域。

技术背景

本发明要解决的技术问题是提供一种基于协作化驱控一体机器人的人机协作安全系统，解决人与机器人协作作业过程中的安全性问题，克服现有技术的不足，同时相较于人机时空隔离的作业模式本发明显著提高生产效率，降低生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于协作化驱控一体机器人的人机协作安全系统，解决人与机器人协作作业过程中的安全性问题，克服现有技术的不足，同时相较于人机时空隔离的作业模式本发明显著提高生产效率，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

基于协作化驱控一体机器人的人机协作安全系统，其特征在于：包括图像采集终端、人机碰撞检测系统、驱控一体工业机器人控制系统、机器人本体、协作人员及通信系统，图像采集终端与人机碰撞检测系统连接，人机碰撞检测系统与驱控一体工业机器人控制系统连接，人机碰撞检测系统由人工智能算法模块和人机碰撞规避策略专家库组成，驱控一体工业机器人控制系统由机器人控制模块和机器人驱动模块组成，机器人控制模块由末端负载辨识模块和轨迹规划与优化模块组成，机器人控制模块向机器人驱动模块发送控制指令，机器人驱动模块驱动机器人本体，系统之间通过通信系统交换数据；

所述图像采集终端采集人与机器人协同作业场景监控图像；

所述人机碰撞检测系统通过人工智能算法模块分析监控图像，计算人与机器人之间空间位置关系，预判人机碰撞趋势，通过人机碰撞规避策略专家库推荐人机碰撞安全隐患场景的规避策略；

所述人机碰撞检测系统将预判的人机碰撞信息传输到驱控一体工业机器人控制系统；

所述驱控一体工业机器人控制系统接收人机碰撞检测系统传输的人机碰撞信息，通过末端负载辨识模块感知机器人末端负载重量，通过轨迹规划与优化模块重新对机器人末端做运动轨迹规划；

所述机器人驱动模块接收机器人控制模块控制指令，驱动机器人本体机械运动，规避人机碰撞。

所述驱控一体工业机器人控制系统接收人机碰撞检测系统传输的人和机器人之间的空间位置关系数据、碰撞规避策略，结合机器人末端负载辨识模块识别负载重量，通过建立动力学模型，利用轨迹规划与优化模块对末端运动轨迹做出重新的规划调整。

所述人机碰撞检测系统的人工智能算法模块，采用卷积神经网络检测人体关节坐标，将人体关节坐标转换为三维空间坐标，同时通过空间包围盒估计人、机器人的空间位置，通过计算人体包围盒与机器人末端之间的欧式距离估计人机碰撞情况。

所述通过计算人体关节和机器人末端运动方向和运动速度，判断人与机器人之间的位置变化趋势。

所述机器人控制系统采用驱动系统和控制系统一体化的设计。

所述动力学模型，通过目标位置、速度、加速度的规划和负载变化的检测，得到满足安全需要的速度和加速度。