[发明专利]基于多重感知的机器人安全控制方法及装置

说明书

本发明提出一种基于多重感知的机器人安全控制方法，该机器人安全控制方法包括：在接收到3D视觉装置发送的障碍物运动信息时，根据障碍物运动信息和机器人运动信息，生成供机器人执行的第一控制策略，以避开障碍物；在接收到接近觉电子皮肤发送的接近觉信息时，根据人工势场法，生成供机器人执行的第二控制策略，以避开障碍物；在接收到触觉电子皮肤发送的力反馈信息时，根据力反馈信息和机械臂的电流反馈信息，生成供机器人执行的第三控制策略，以减小机器人与障碍物之间的碰撞力。本发明所提出的机器人安全控制方法可有效提高机器人的安全性，避免其对人体造成伤害。此外，本发明还公开一种基于多重感知的机器人安全控制装置。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种基于多重感知的机器人安全控制方法及装置。

背景技术

机器人是整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，它既可接受人类指挥，也可运行预先编排的计算机程序，还可根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，以协助或取代人类的工作。

在实际使用时，可能需要人与机器人协同工作，以完成某项任务。而在人与机器人协同工作时，需保证机器人具备足够的安全性，以避免机器人与人体发生碰撞，或者在检测到碰撞时采取相应的安全防护措施，从而保证人身安全。

为此，现有的机器人采用基于电流环的接触式碰撞检测，以触发机器人停止。但是，现有的碰撞检测方式依靠人与机器人接触后所引起的电流变化而触发机器人停止，而当机器人触发停止时，人与机器人已经发生碰撞，在某些场景下，这种碰撞已经对人体造成了伤害。并且，现有的碰撞检测方式在检测到碰撞后，需对整个机器人系统执行安全停机操作，但停机后的重启操作需要耗费大量的时间和人力。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种基于多重感知的机器人安全控制方法，以解决现有的机器人存在所存在的安全性问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基于多重感知的机器人安全控制方法，该机器人安全控制方法包括：在接收到3D视觉装置发送的障碍物运动信息时，根据所述障碍物运动信息和机器人运动信息，生成供机器人执行的第一控制策略，以避开所述障碍物，所述运动信息包括运动速度和运动轨迹；在接收到接近觉电子皮肤发送的接近觉信息时，根据人工势场法，生成供机器人执行的第二控制策略，以避开所述障碍物；在接收到触觉电子皮肤发送的力反馈信息时，根据所述力反馈信息和机械臂的电流反馈信息，生成供机器人执行的第三控制策略，以减小所述机器人与障碍物之间的碰撞力。

优选地，在接收到3D视觉装置发送的障碍物运动信息时，根据障碍物运动信息和机器人运动信息，生成供机器人执行的第一控制策略的步骤之前，还包括：通过3D视觉装置对障碍物进行实时跟踪，以获取所述障碍物的实时运动信息，并根据所述运动信息建立第一运动模型；通过所述机器人的控制器获取所述机器人的实时运动信息，并根据所述运动信息建立第二运动模型；根据所述第一运动模型和第二运动模型，对所述机器人与障碍物进行碰撞演练，并获取碰撞演练的结果；根据所述碰撞演练的结果，确定是否生成所述第一控制策略。

优选地，所述根据障碍物运动信息和机器人运动信息，生成供机器人执行的第一控制策略包括：在碰撞演练过程中，生成自主避障路径，并将所述自主避障路径与所述机器人的当前路径合成；若无法合成自主避障路径，则控制所述机器人减速运行。

优选地，所述根据力反馈信息和机械臂的电流反馈信息，生成供机器人执行的第三控制策略包括：建立阻抗控制模型，所述阻抗控制模型包括碰撞时的碰撞力、碰撞参数、预设位置、预设速度和预设减速度；根据预先建立的碰撞试验，获取碰撞时的碰撞参数，所述碰撞参数包括刚度参数、阻尼参数和质量矩阵参数；将触觉电子皮肤所反馈的碰撞力，输入至所述阻抗控制模型，以获取所述机器人的预设位置。