[发明专利]一种机械臂空间动态避障感应手环及控制系统

说明书

本发明涉及一种机械臂空间动态避障感应手环及控制系统，所述感应手环包括多面体手环本体和设置于所述多面体手环本体上测距传感器，所述测距传感器设有多个，分布于所述多面体手环本体的内侧壁上，且各所述测距传感器的探测面互不重叠；所述控制系统包括：感应手环；控制模块，用于根据所述感应手环上各测距传感器采集的距离数据，计算获得障碍物空间位姿数据；数据处理模块，用于存储所述障碍物空间位姿数据，分析获得障碍物位置数据，显示所述障碍物位置数据并输出。与现有技术相比，本发明在不接触障碍物的情况下能够判断障碍物位置，实现避障功能，满足多自由度机械手臂在运动空间中避开障碍物的需求。

技术领域

本发明涉及一种机械臂避障方法，尤其是涉及一种机械臂空间动态避障感应手环及控制系统。

背景技术

在复杂的环境作业过程中，机械手臂周围可能会出现各种形态的障碍物。这就需要机械手臂能够具有准确地探知周围障碍物的位置以及形状并且避开障碍物的能力。多自由度的机械手臂可以实现避开障碍物、提高工作范围内的灵活性。而障碍物的位置形状的信息是机械臂能够实现自主运行的控制的重要数据，目前采用电机阻抗力度感知障碍物的位置，通过机械手臂接触障碍物，然后障碍物给机械手臂反作用力探知障碍物的存在。又或者通过色差摄像头，发现周围环境的与障碍物的色差变化感知障碍物的形状。虽然这些方法能够简单获取障碍物存在的信息，满足机械手臂避开障碍物的需求，但为了能够使多自由度手臂自主运行、提前预知并避开障碍物、完成复杂动作、运动平稳以及减少机械手臂周围的盲区，就需要设计出其他的方式对障碍物位置和形状的感知。由于需要考虑整个多自由度的机械手臂的灵活性，所以避障系统一般会受整个机械手臂的重量、体积、能耗的限制。随着如今计算机控制和传感器技术种类的快速发展，各种在智能机器人避障技术上的应用不断改善。其中应用最多的是测距传感器的技术获得障碍物的位置和形状信息。

目前，测距传感器已被广泛应用于生活中汽车的倒车雷达和汽车自动驾驶、小型无人飞机的高度测量等各种行业。常见的就是在机械手臂上放置单个测距传感器点对式直线或者是在一个特定方向上测量障碍物的距离，这种应用具有幻影干扰不能准确对障碍物进行准确识别的弱点。使用视觉成像的摄像头感应有可能解决识别准确度问题，然而该方案对体积、重量、成本要求相对高，无法应用于现实生活生产中。因此，需要研发一种新的障碍物检测方式。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种机械臂空间动态避障感应手环及控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种机械臂空间动态避障感应手环，包括多面体手环本体和设置于所述多面体手环本体上测距传感器，所述测距传感器设有多个，分布于所述多面体手环本体的内侧壁上，且各所述测距传感器的探测面互不重叠。

进一步地，所述多面体手环本体的内侧壁设置用于安装所述测距传感器的卡槽。

进一步地，该感应手环还包括设置于多面体手环本体内、用于与机械臂实现连接的法兰。

进一步地，所述测距传感器包括超声波测距传感器。

本发明还提供一种机械臂空间动态避障控制系统，包括：

感应手环；

控制模块，用于根据所述感应手环上各测距传感器采集的距离数据，计算获得障碍物空间位姿数据；

数据处理模块，用于存储所述障碍物空间位姿数据，分析获得障碍物位置数据，显示所述障碍物位置数据并输出。

进一步地，所述控制模块包括相连接的数据接收单元和障碍位姿求解器，所述障碍位姿求解器计算获得障碍物空间位姿数据的具体过程为：

1)建立固定于机械臂基座上的基坐标系和以所述感应手环中心为坐标原点的手环坐标系；

2)获得所述基坐标系和手环坐标系之间的变换矩阵；