[发明专利]一种冗余自由度液压重载机器臂主动安全系统

说明书

本发明提供一种冗余自由度液压重载机器臂主动安全系统，包括：传感器系统模块，用于实时采集系统状态和作业环境信息并反馈给控制系统模块；控制系统模块，用于接收传感器系统模块的反馈信息，并根据作业任务规划作业路径，向驱动动力模块发出控制指令；驱动动力模块，用于将控制指令转化为驱动指令，为执行机构模块提供作业的动力；执行机构模块，用于根据驱动指令按规定的动作顺序完成作业任务；云端服务器模块，用于配置系统策略，记录作业过程日志并存储，为用户提供远端可视化功能；主动安全模块，用于检测来自网络域、物理域的入侵攻击，发掘潜在安全隐患，保证网络和本地设备安全可靠运行。本发明能够提高重载机械臂的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及重载机械臂安全控制技术领域，特别涉及一种冗余自由度液压重载机器臂主动安全系统。

背景技术

重载机械臂系统是最复杂的信息物理系统之一。在全球工业领域的重型装备制造、协同搬运、精细装配以及复杂环境重型装备维护等方面，重载机械臂具有不可替代的重要作用，特别是面向如航空航天等高精尖科技领域，已成为解决大负载作业，提高工作效率、生产安全、降低人工成本等重大需求问题的核心必备装备。然而现阶段，关于重载机械臂主动安全技术研究较少,安全可靠性较低，制约着重载机械臂在工业领域的应用。

针对目前存在的重载机械臂应用需求巨大和安全性能较低的矛盾，提高液液压重载机械臂主动安全能力，开发主动安全系统是重载机械臂进一步发展的必然选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冗余自由度液压重载机器臂主动安全系统，以解决现有技术所存在的重载机械臂安全性能相对较低、作业安全保障不足的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种冗余自由度液压重载机器臂主动安全系统，包括传感器系统模块、控制系统模块、驱动动力模块、执行机构模块、云端服务器模块及主动安全模块；其中，

所述传感器系统模块用于实时采集系统状态和作业环境信息并反馈给所述控制系统模块；

所述控制系统模块用于接收所述传感器系统模块的反馈信息，并根据作业任务规划作业路径，向所述驱动动力模块发出控制指令，协调完成作业任务；

所述驱动动力模块用于接收所述控制指令，并将所述控制指令转化为驱动指令，为所述执行机构模块提供作业的动力；

所述执行机构模块用于根据所述驱动指令，按规定的动作顺序完成作业任务；

所述云端服务器模块用于配置机械臂控制系统策略，记录作业过程日志并存储，为用户提供远端可视化功能；

所述主动安全模块用于检测来自网络域、物理域的入侵攻击，发掘潜在安全隐患，保证网络和本地设备安全可靠运行。

优选地，所述控制系统模块为ROS控制系统模块，运行在Linux系统下，包括ROS界面、ROS层、Moveit层、ROS应用层、ROS配置层、ROS接口层、ROS信息传输层和ROS控制层。

优选地，所述控制系统模块包括Descartes规划器、Trac-IK逆解器、动态运动基元和信号IO处理单元；

所述Descartes规划器用于液压重载机械臂作业任务路径规划，包括关节轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划，或者两种组合成为混合轨迹规划；

所述Trac-IK逆解器用于将作业目标点位姿转化到机械臂系统坐标系，并逆解各个关节需要运动的位移和速度；

所述动态运动基元用于提高机械臂运动轨迹的流畅性和平滑性，防止作业卡顿、停滞和较大幅度震动；

所述信号IO处理单元用于接收所述传感器系统模块、所述驱动动力模块、所述主动安全模块的信号，并将处理后的控制指令、日志记录、系统状态传输给相应接收模块。