[发明专利]一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统及其方法。

背景技术

机器人在正常运行中，如果外部有干扰，机器人控制系统可能紊乱，导致机器人无法正常工作，往往出现机器人部件被碰撞，造成操作者的伤害或者使机器人损坏。

机器人防撞系统应运而生，但现有技术的机器人防撞系统设计时缺乏统一全面的规划，造成对同一信息目标，各信息单元之间纯在着信息不完全、信息不一致、甚至信息相悖的问题。使机器人防撞系统缺少对信息目标的全面、准确把握，对异常事件的及时应变能力较差。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统及其方法，利用机器人上设置的多种传感器采集周围的数据参数，以提醒操作者或采用机器人自身断电保护的方法，实现机器人自我保护和保护操作者的有益效果以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统，其特征在于，一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统，其特征在于，包括分别设置在机器人多个关节上的传感器，所述传感器输出端与数据融合模块连接，数据融合模块对多个传感器所采集到的数据进行整体分析，数据融合模块内设定有多个阶段的对比参数，通过采集数据与对比参数进行比对；所述数据融合模块输出端与特征提取模块连接，经数据融合模块与传感器采集后的数据进行比对后，传送给特征提取模块，所述特征提取模块输出端与多个模式识别模块连接，特征提取模块依据不用的数据结果，按特定的模式识别模块进行输出；所述多个模式识别模块输出端与信息融合模块连接，所述信息融合模块输出端与信息提取模块连接，所述信息提取模块输出端与决策模块连接；所述传感器包括但不限于：热释电传感器、红外接近传感器、超声波传感器、图像传感器、加速度传感器、速度传感器，其中热释电传感器用于检测是否存在障碍物，图像传感器用于检测障碍物位置，加速度传感器、速度传感器用于检测机器人关节的加速度、速度，红外接近传感器或者超声波传感器用于检测机器人与障碍物距离，这些数据为系统控制机器人做出避障反应提供参考数据。

上述的一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统，其特征在于，所述传感器设置在机器人上不同关节区域，关节区域包括但不限于上关节、臂关节、腕关节，所述数据融合模块会对不同位置的传感器数据进行汇总，其单一一组传感器采集数据与数据融合模块内部的对比参数有相同，特征提取模块(按照设定以不同的模式识别模块进行输出。

上述的一种传感融合技术的机器人关节防撞保护系统，其特征在于，所述决策模块包括但不限于语音报警模块、舵机运动动作驱动模块。

一种传感融合技术的机器人关节防撞保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、传感器层跟踪，在传感器跟踪中，局部传感器获取的数据经过结点处理，得到一个本地状态估计；

步骤二、信息融合跟踪，传感器层各个跟踪和状态估计的结果送到信息融合模块，经过融合得到一个全局状态估计，这个结果一方面作为输出结果，另一方面将反馈到传感器层各个节点；

步骤三、根据全局状态估计做出危险估计，若存在危险情形做出报警决策。

上述的一种传感融合技术的机器人关节防撞保护方法，其特征在于，所述步骤一的局部传感器获取的数据为周围环境动态信息和机器人状态参数，其中周围环境动态信息包括是否存在障碍物的信息、障碍物位置信息，机器人状态参数包括机器人加速度和速度信息、机器人与障碍物距离信息。

上述的一种传感融合技术的机器人关节防撞保护方法，其特征在于，所述步骤二的全局状态估计等价于状态估计与校正的融合结果之和，其中，校正包括两部分：其一是局部传感器跟踪与跟踪残留误差的总和；其二是全局预测与局部节点预测残留误差的总和。

上述的一种传感融合技术的机器人关节防撞保护方法，其特征在于，所述步骤三中存在危险情形做出报警决策具体为：机器人在全局状态估计参数达到危险阈值时，发出语音提示报警给工作人员。

上述的一种传感融合技术的机器人关节防撞保护方法，其特征在于，所述步骤三中若存在危险情形做出报警决策的同时，机器人还控制有碰撞危险的关节做出避让动作。

本发明的有益效果是：