[发明专利]一种排爆机器人控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种排爆机器人控制系统，适用于机械领域。

背景技术

排爆机器人属于搬运机器人的一种类型，很多搬运机器人是模仿人类的动作，用来帮助或部分代替人来进行繁重、危险、重复等工作。排爆机器人模仿人类的行走、抓取物体的动作，可以被用来排除现场的爆炸物。排爆机器人机械部分包含行走小车和机械手臂。

发明内容

本发明提出了一种排爆机器人控制系统，可分为小车的行走控制和机械手的运动控制两部分，此机器人控制系统是开放式系统，实现了智能化和网络化，远程管理机房电脑可以显示现场机器人手爪、目标物、障碍物。

本发明所采用的技术方案是。

所述排爆机器人控制系统采用基于Linux平台的开放式构件库，运算速度极快，可以达到微秒级。排爆机器人控制系统由三部分组成，即传感器部分、机器人本体、操纵控制台组成。传感器部分包含宽接入多信息融合器。宽接入多信息融合由16位单片机、10位精度以上A/D，32路I/0组成，能融合多种传感器信号;机器人本体包含嵌入式控制计算机和各关节伺服电机，能驱动各轴(带补偿)，分配各轴运动，处理和控制各种状态量；操纵控制台部分包含苹果机、HP服务器、指令解码器、图像解码器、头盔操纵台等。CCD摄像机和超声波传感器所获得图像信息通过图像解码器分别传送至苹果机和头盔操纵台。苹果机使用图像识别和分析技术获得对象物体的形状和位置信息，同时将信息显示在计算机屏幕上。头盔操纵台利用人工双目视觉原理再现现场目标和手爪的三维立体图像，利用现场重现技术增加临场感，借助人工视觉和遥操作来抓取物体。因此操纵控制台功能是：C RT显示目标物、障碍物等三维图像;合成、解析各种图象信息；人工智能(模式识别、路径规划、轨迹避碰等)；机器人手臂补间器生成与解析；自动运行控制。

所述机械手的运动控制是多级控制系统：位于最上层的AI级是人工智能层。它是利用CCD摄像机和超声波传感器获得障碍物轮廓与距离以避开障碍物实现避碰，这就是“轨迹规划”。

所述机械手的运动控制可分为姿态控制与手位置控制。腰、大臂、小臂的控制，是由主控计算机通过机械手运动学位移问题进行反向运动求解，得出腰、大臂、小臂的位置，然后给出各关节位置指令传至上述关节的嵌入式系统控制计算机，完成带有速度反馈环的位置控制。三个关节的运动速度由完成其位移所需最大时间来决定，从而避免机械手的蛇形运动。由于有触觉传感器，手爪的三个自由度的控制可以是自动控制，也可以是在图像信号的指引下作精细的“柔软控制”。抓取可疑爆炸物时，由于有触觉传感器，控制手爪夹持力约大于可疑爆炸物脱落重力，不至使可疑爆炸物脱落，也不至用力过大而夹坏可疑爆炸物，从而完成专家指定的动作。

本发明的有益效果是：该排爆机器人控制系统是开放系统，实现了机器人的智能化和网络化功能。该设计的适用性很广，只要将系统部分根据需要做一些适当的修改，就可以设计出适用其它功能机器人的控制系统，具有较高的参考价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的机械手多级运动控制系统。

图2是本发明的自动控制原理图。

图3是本发明的通信方式图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，排爆机器人控制系统采用基于Linux平台的开放式构件库，运算速度极快，可以达到微秒级。排爆机器人控制系统由三部分组成，即传感器部分、机器人本体、操纵控制台组成。传感器部分包含宽接入多信息融合器。宽接入多信息融合由16位单片机、10位精度以上A/D，32路I/0组成，能融合多种传感器信号;机器人本体包含嵌入式控制计算机和各关节伺服电机，能驱动各轴(带补偿)，分配各轴运动，处理和控制各种状态量；操纵控制台部分包含苹果机、HP服务器、指令解码器、图像解码器、头盔操纵台等。CCD摄像机和超声波传感器所获得图像信息通过图像解码器分别传送至苹果机和头盔操纵台。苹果机使用图像识别和分析技术获得对象物体的形状和位置信息，同时将信息显示在计算机屏幕上。头盔操纵台利用人工双目视觉原理再现现场目标和手爪的三维立体图像，利用现场重现技术增加临场感，借助人工视觉和遥操作来抓取物体。因此操纵控制台功能是：C RT显示目标物、障碍物等三维图像;合成、解析各种图象信息；人工智能(模式识别、路径规划、轨迹避碰等)；机器人手臂补间器生成与解析；自动运行控制。