[发明专利]人机协作控制系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种人机协作控制系统及控制方法，所述人机协作控制系统包括是机械手臂模块、集成控制柜及移动小车模块，其中：所述移动小车模块承载所述机械手臂模块及所述集成控制柜并移动；所述集成控制柜用于采集周围环境，并对采集的周围环境信息进行传输及数据处理，以形成控制指令，并根据所述控制指令控制所述移动小车模块的运行，以及所述机械手臂模块的动作。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种人机协作控制系统及控制方法。

背景技术

动作捕捉可以精确快速地捕捉到人体在空间的坐标和姿态，通过对刚体的计算，在电脑上实时复现三维动态的运动图，然后将运动轨迹数据化，通过机器人运动学计算出电机的转动角度，从而控制机械手臂运动。

在科技飞速发展的今天，动作捕捉技术已经十分成熟，其主要被应用在动漫和游戏制作中较多，在工业上的应用反而比较少。现如今，常用动作捕捉技术按照原理可分为机械式，惯性式，光学式等。机械式动作捕捉依靠机械装置和传感器来跟踪和测量运动轨迹，其成本低，精度高，但是由于设备往往对穿戴者限制很大，不适合复杂的活动；惯性式动作捕捉通过捕捉姿态信号，对运动进行解算，从而捕捉人体动作，其优点是便携，操作简单，基本不受限制，缺点是测量精度低，很难得到绝对的空间坐标。

机器人远程控制技术在航空航天、深海探索、危险环境作业等方面具有不可替代的作用。基于互联网的飞速发展，对远程的即时通讯和响应提供了条件，让人们可以坐在办公室里工作。工业上关于机械手臂的操作主要是通过计算机编程和手动控制器实现的。计算机编程主要应用于日常流水线的操作，对意外情况的处理能力较弱；而手动控制器虽然能让工程师在意外发生时进行即时的机械手臂动作控制，但对于工业上常用的六自由度手臂而言，手动控制仅能实现简单动作，对于复杂环境和复杂动作下的机械动作很难进行精确控制，例如转动和移动同时发生时，仅仅靠人眼和经验很难判断出手臂运动的最终位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人机协作控制系统及控制方法，以解决现有的远程人机协作系统精度低可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种人机协作控制系统，所述人机协作控制系统包括是机械手臂模块、集成控制柜及移动小车模块，其中：

所述移动小车模块承载所述机械手臂模块及所述集成控制柜并移动；

所述集成控制柜用于采集周围环境，并对采集的周围环境信息进行传输及数据处理，以形成控制指令，并根据所述控制指令控制所述移动小车模块的运行，以及所述机械手臂模块的动作；

在所述的人机协作控制系统中，所述集成控制柜包含智能感知模块、机器视觉模块、机械手臂控制器、动作捕捉模块及远程传输控制模块，其中：

所述智能感知模块用于感知障碍物，并将所述障碍物信息发送至所述远程传输控制模块；

所述机器视觉模块用于对周围环境进行拍摄，把周围环境画面传输给所述远程传输控制模块；

所述动作捕捉模块安装有摄像采集周围环境的相机，机械手臂控制器和远程传输控制模块用于数据处理、控制所述机械手臂模块，以及远程传输控制模块用于数据的传输和指令的接收；

在所述的人机协作控制系统中，所述动作捕捉模块包括动作捕捉相机及标记点，所述标记点通过对人体手臂的标记进行关节和刚体的建模，所述动作捕捉相机采集人体手臂运动姿态和数据，传输给所述机械手臂控制器；

所述机械手臂控制器对人体手臂姿态和数据进行数据处理，形成控制指令，并将所述控制指令传输给所述远程传输控制模块，再由所述远程传输控制模块发给所述机械手臂模块，以实现最终的人机协作。

可选的，在所述的人机协作控制系统中，所述智能感知模块包括激光传感器和声波传感器，所述激光传感器通过激光反射侦测周围的障碍物，所述声波传感器通过声波反射侦测周围障碍物；