[发明专利]一种基于多传感的协作机器人避障系统及其控制方法

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种基于多传感的协作机器人避障系统及其控制方法，所述基于多传感的协作机器人避障系统包括协作机器人、姿态传感器、UWB测距模块、超声波模块、图像采集模块、位姿及空间信息解算单元和避障执行机构。本发明通过姿态传感器、UWB测距模块实时测量协作机器人的关节及躯干运动信息，由超声波模块、图像采集模块实时测量协作机器人外部空间信息，由位姿及空间信息解算单元实时解算协作机器人位姿及外部空间信息以实现路径避障导航，由避障执行机构完成避障动作，实现在人机协作场景下智能识别出外部空间是否存在障碍物，确保人、机操作安全。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种基于多传感的协作机器人避障系统及其控制方法。

背景技术

协作机器人作为一种能够与操作者近距离交互作业的机器人，受到越来越广泛的关注与应用。但在人机协作场景下，由于操作者技能不够熟练，现场工作环境较为复杂、恶劣，存在对机器人、操作者或者是其他外部物品的损坏。因此，协作机器人需要在保证协作机器人运行路径稳定的情况下，需要具有对外部空间的避障功能。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种基于多传感的协作机器人避障系统及其控制方法，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多传感的协作机器人避障系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多传感的协作机器人避障系统，包括协作机器人、姿态传感器、UWB测距模块、超声波模块、图像采集模块、位姿及空间信息解算单元和避障执行机构；所述姿态传感器、UWB测距模块、超声波模块和图像采集模块与位姿及空间信息解算单元的输入端连接，所述避障执行机构与位姿及空间信息解算单元的输出端连接；所述协作机器人包括底座和空间中呈多角度分布的一级关节臂、二级关节臂、三级关节臂；

所述位姿及空间信息解算单元包括路径规划数据库、图像识别数据库及超声识别数据库；

所述避障执行机构包括关节电机Ⅰ、关节电机Ⅱ、关节电机Ⅲ；

所述一级关节臂、二级关节臂和三级关节臂的外表面均安装有所述姿态传感器，用于获取关节臂的姿态信息；

所述UWB测距模块包括安装在底座上的底座UWB模块、安装在一级关节臂外表面的一级关节臂UWB模块、安装在二级关节臂外表面的二级关节臂UWB模块和安装在三级关节臂外表面的三级关节臂UWB模块，用于获取一级关节臂、二级关节臂、三级关节臂与底座之间的距离信息；

所述超声波模块包括设置在一级关节臂上的一级关节臂超声波传感器、设置在二级关节臂上的二级关节臂超声波传感器和设置在三级关节臂上的三级关节臂超声波传感器，用于实时检测协作机器人外部空间信息；

所述图像采集模块包括设置在一级关节臂上的一级关节臂图像采集器、设置在二级关节臂上的二级关节臂图像采集器和设置在三级关节臂上的三级关节臂图像采集器，用于实时检测协作机器人外部空间图像信息。

作为本发明进一步的方案：所述底座上安装有控制一级关节臂运动的关节电机Ⅰ，一级关节臂的另一端安装有控制二级关节臂运动的关节电机Ⅱ，二级关节臂的另一端安装有控制三级关节臂运动的关节电机Ⅲ。

作为本发明进一步的方案：各级超声波传感器均设有多个，且环形安装在各级关节臂的外表面。

作为本发明进一步的方案：各级关节臂图像采集器均设有四个，且环形安装在各级关节臂的外表面。

一种基于多传感的协作机器人避障系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：协作机器人开机初始化，操作者向路径规划数据库输入关节电机Ⅰ、关节电机Ⅱ、关节电机Ⅲ的运动信息；