[发明专利]人机协同控制喷涂系统及方法

权利要求书

1.一种人机协同控制喷涂系统，其特征在于，包括图像采集设备、图像展示设备、控制器、执行设备、指令采集设备和指令转换设备；其中，

所述图像采集设备，设置在喷涂操作区域，用于采集实时喷涂图像；

所述图像展示设备，设置在喷涂控制区域，与所述图像采集设备通信连接，用于展示所述实时喷涂图像；

所述指令采集设备，设置在所述喷涂控制区域，用于采集用户的控制信息；

所述指令转换设备，设置在所述喷涂控制区域或所述喷涂操作区域，与所述指令采集设备通信连接，用于将所述控制信息转换为所述执行设备的控制指令；

所述控制器，设置在所述喷涂操作区域，与所述指令转换设备通信连接，用于接收所述指令转换设备发送的控制指令，并基于所述控制指令控制所述执行设备；

所述执行设备，设置在所述喷涂操作区域，用于执行所述控制指令进行喷涂操作；

所述控制器包括前馈控制器；

所述前馈控制器用于接收控制指令中的目标运动位姿，基于所述目标运动位姿控制所述执行设备；

所述控制器还包括：状态调节器和反馈控制器，其中，

所述状态调节器用于获取所述执行设备的实际运动位姿，并基于所述实际运动位姿以及所述前馈控制器接收的目标运动位姿确定所述执行设备的运动调节参数；

所述反馈控制器用于基于所述运动调节参数控制所述执行设备；

设置两个所述反馈控制器，分别针对运动角度和运动速度进行调节，以实现对机械臂的运动角度和运动速度的控制；

通过所述前馈控制器将所述目标运动位姿作用到所述执行设备，包括将目标运动速度作用到机械臂的电机中，以控制电机转动；

所述状态调节器获取所述电机的实际运动角度和实际运动速度，基于所述实际运动角度和目标运动角度得到运动角度误差，传输给第一反馈控制器并作用到电机上，基于所述实际运动速度和目标运动速度得到运动速度误差，传输给第二反馈控制器并作用到电机上，以对机械臂的运动进行控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述指令采集设备包括：多自由度控制器和接收器，其中，所述多自由度控制器与所述接收器无线连接；

所述多自由度控制器用于实时采集用户的运动位姿和喷涂控制操作，其中，所述运动位姿包括运动速度、运动位置和运动角度；

所述接收器用于将所述运动位姿和喷涂控制操作传输至所述指令转换设备。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述执行设备包括机械臂和设置在机械臂末端的喷涂装置；

所述指令转换设备用于将所述用户的运动位姿转换为所述机械臂的控制指令，所述控制指令中包括机械臂的目标运动速度、目标运动位置和目标运动角度；

所述指令转换设备还用于将所述用户的喷涂控制操作转换为所述机械臂对所述喷涂装置的喷涂指令。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括通信设备，设置于所述图像采集设备和所述图像展示设备之间，用于将实时喷涂图像传输至所述图像展示设备，所述通信设备为5G通信设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于将当前部件的控制指令存储至示教子模块，所述示教子模块用于存储至少一种部件的控制指令；

所述控制器还用于当前喷涂部件为已存储部件时，从所述示教子模块中调用所述当前喷涂部件的控制指令，基于调用的控制指令控制所述执行设备对所述当前喷涂部件进行喷涂。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括示教按键，设置在喷涂控制区域，与所述控制器通信连接，用于向所述控制器发送示教指令。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集设备为3D图像采集设备，所述图像展示设备为增强现实眼镜。

8.一种人机协同控制喷涂方法，其特征在于，包括：

基于设置在喷涂操作区域的图像采集设备采集实时喷涂图像，并将所述实时喷涂图像发送至设置在喷涂控制区域的图像展示设备，所述图像展示设备用于展示所述实时喷涂图像；

基于设置在所述喷涂控制区域指令采集设备采集用户的控制信息，并将所述控制信息发送至指令转换设备；

基于所述指令转换设备将所述控制信息转换为执行设备的控制指令，并将所述控制指令发送至设置在所述喷涂操作区域的控制器；

基于所述控制器接收所述指令转换设备发送的控制指令，并基于所述控制指令控制所述设置在所述喷涂操作区域的执行设备；

基于所述执行设备执行所述控制指令进行喷涂操作；

所述控制器包括前馈控制器；

所述方法还包括：基于所述前馈控制器接收控制指令中的目标运动位姿，基于所述目标运动位姿控制所述执行设备；

所述控制器还包括：状态调节器和反馈控制器，所述方法还包括：基于所述状态调节器获取所述执行设备的实际运动位姿，并基于所述实际运动位姿以及所述前馈控制器接收的目标运动位姿确定所述执行设备的运动调节参数；

基于所述反馈控制器根据所述运动调节参数控制所述执行设备；

设置两个所述反馈控制器，分别针对运动角度和运动速度进行调节，以实现对机械臂的运动角度和运动速度的控制；

通过所述前馈控制器将所述目标运动位姿作用到所述执行设备，包括将目标运动速度作用到机械臂的电机中，以控制电机转动；

所述状态调节器获取所述电机的实际运动角度和实际运动速度，基于所述实际运动角度和目标运动角度得到运动角度误差，传输给第一反馈控制器并作用到电机上，基于所述实际运动速度和目标运动速度得到运动速度误差，传输给第二反馈控制器并作用到电机上，以对机械臂的运动进行控制。