[发明专利]面向人机安全交互的机械臂智能避障方法、系统及机器人

权利要求书

1.一种面向人机安全交互的机械臂智能避障方法，其特征在于，机器人通过实时监测障碍上的标识，得到障碍的位置；

通过障碍的位置检测结果和位置变化推算障碍的运动状态，根据障碍的运动状态采取对应的避障策略；

通过检测到的障碍位置实时计算障碍与机器人的机械臂的距离影响因子和相对距离，所述距离影响因子用于引入到速度势场中以避免障碍速度超过设定阈值或者低于设定阈值时引起的速度斥力超过设定阈值或者低于设定阈值；

根据相对距离实时判断机器人的机械臂是否进入障碍的影响范围，若已经进入影响范围，实施避障策略；否则在人工势场中引力势场的作用下运动；

对于快速障碍，从障碍速度的后方避障，具体为：依据人工势场方法并引入速度势场的影响，确定机械臂当前的所受合力方向，在障碍速度Z轴分量的反方向进行位置采样，选取评价函数最高的位置点作为下一时刻的位置。

2.如权利要求1所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法，其特征在于，通过障碍位置的变化计算障碍速度，得到速度影响因子，用于描述障碍运动状态；或者，机器人通过识别码视觉定位方法实时监测障碍上的识别码，得到障碍的位置。

3.如权利要求1所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法，其特征在于，机械臂依据速度影响因子的大小判断是快速障碍还是慢速或者静止的障碍。

4.如权利要求1所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法，其特征在于，机械臂当前的所受合力，具体为：

F_total＝F_att+F_rep+F_vel

其中，F_att，F_rep，F_vel分别代表障碍所受的引力、斥力和速度斥力。

5.如权利要求3所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法，其特征在于，对于移动速度慢或者静止的障碍，在障碍速度的正向或者障碍位置点的上方避障。

6.如权利要求1所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法，其特征在于，通过障碍与机器人的机械臂末端的相对距离大小和相对距离变化的增减实现自适应的步长设定，具体为：

当相对距离减少时，基于当前相对距离和相对速度，以动态障碍的影响半径为基准，得到机械臂可以运动的最长时间；

当相对距离小于或等于障碍影响半径时，采用固定的小于设定阈值的步长进行采样以减小碰撞概率；

当相对距离大于障碍影响半径且相对距离在增大时，直接选择目标点作为下一位置点。

7.一种面向人机安全交互的机械臂智能避障系统，其特征在于，包括至少一台带有机械臂的机器人以及设有识别码的至少一个障碍，所述机器人利用权利要求1-6任一项所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法进行避障。

8.一种面向人机安全交互的机器人，其特征在于，机器人利用权利要求1-6任一项所述的面向人机安全交互的机械臂智能避障方法进行避障。