[发明专利]一种机械手精确控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于机械手控制领域，具体涉及一种机械手精确控制系统及其方

法。

背景技术

目前在现代化的工业制造领域，对机械手有着非常强大的应用需求。同时随着工业自动化水平的不断提高，对机械手操控的灵活性也提出了更高的要求。传统的机械手控制方法相对较为简单，最为典型的是通过在机械手的控制端预先设定控制程序，让机械手按照预先设定的运动模式进行操作控制。这种控制方式在装配和运行过程中控制的精度不高，而且随着机械手频繁的动作，可能会逐渐产生操作误差。由于这种控制方式在操作过程中，并没有对操作误差进行管理和控制，因此误差将会不断的被累计，最终使得机械手在操作过程中产生严重的偏差，甚至误操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机械手精确控制系统及其方法，适应机械手操作过程中灵活多样的轨迹路线，以及操作动作的应用需求。实现对机械手操作过程的精确控制，并能够根据机械手操作过程中所处的位置以及操作运动轨迹，实时的调整机械手的运动路线。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机械手精确控制系统，它包括视频采集模块、图像处理模块、机械手运动定位点匹配模块、运动差异计算模块、模糊控制器、机械手运动驱动器、路径规划模块和运动目标位置输入模块，运动目标位置输入模块设置机械手运动终点坐标信息，路径规划模块根据机械手初始位置及终点位置信息设定机械手运动轨迹，视频采集模块通过安装在机械手各关节上的视频采集设备获取机械手实施的运动图像信息，并将运动图像信息传输给图像处理模块，图像处理模块完成视频图像格式转换、图像噪声过滤以及图像边界修正，并将图像信息传输给运动差异计算模块，运动差异计算模块计算运动误差并传送给模糊控制器，模糊控制器对机械手运动过程中产生的误差进行处理，根据运动过程的差值输入路径规划模块并发出修正信号，路径规划模块根据差值修正运动轨迹并对机械手运动驱动器发出执行命令，再由机械手运动定位点匹配模块根据机械手位置与设定终点位置匹配，如匹配，则终止运行系统；若不匹配，则继续进行修正。

所述的图像处理模块还具备对于图像关键信号的定位功能，即从所获取的图像信息中定位到机械手，关键的定位点在图像中的位置，并计算出定位点的坐标信息。

所述的模糊控制器对机械手运动过程的精确控制，模糊控制器自有模糊特性，能够很好的适应不同应用场景，不同结构特点的机械手在运动过程中的控制要求。

所述的视频采集设备为光学摄像头。

一种机械手精确控制方法，其具体技术方案为：

1、首先确定机械手需要运动的目标位置，并将机械手的运动目标位置输入至运动目标位置输入模块；

2、视频采集模块和图像处理模块协同判断当前机械手所处的位置，如果当前机械手所处的位置为初始，则在进行路径规划时，机械手的起点位置为系统的初始位置；如果机械手的位置不是为初始位置，则通过视频采集设备获取机械手当前所处的位置，并得到机械手各运动节点的三维坐标值；

3、机械手控制系统运动内部集成的路径规划模块，对计算从起始位置坐标到运动目标位置坐标之间的路径，给出机械手在运动过程中各运动关节的全时段控制信号，以及各个运动关节在达到目标位置时，其各个关节节点的预期终至状态值；

4、机械手运动控制系统从路径规划的结果，提取机械手各个关节节点在不同时刻的运动控制信号，输入至机械手模糊控制器，并通过模糊控制器获取机械手的运动驱动信息，驱动机械手开始运动；

5、启动机械手上面自带的视频采集设备，并通过图像处理获取机械手各主要关节节点的位置及坐标信息；

6、获取图像中的定位点的坐标值，并由机械手的控制系统计算当前的机械手运动坐标值与路径规划中的运动坐标值之间的差值；

7、将机械手运动过程中的定位坐标值的差值输入至模糊控制器，由模糊控制器产生控制信号，驱动机械手各关节节点，进行运动控制信号的调整；

8、机械手运动控制信号驱动机械手继续运动，并在运动过程中由视频采集设备不断的对机械手的运动过程进行监控，并将监控的结果产生机械手运动过程的运动控制调整信号；

9、当机械手运动达到预定的目标位置时，由视频采集设备获取机械手各主要关节点的定位坐标值，并将该坐标值与路径规划中的坐标值进行匹配。如果二者之间的差值小于预先设定的范围，则向机械手运动控制装置发出运动终至的信号，机械手停止运动，完成机械手运动过程的控制任务。