[发明专利]一种用于机械臂的防护门防撞方法及系统

说明书

本发明提供了一种用于机械臂的防护门防撞方法，包括:根据真实机械臂结构，构建得到机械臂模型；利用图像获取装置获取实景防护门图像，并根据防护门模型，并根据所述防护门图像，重构得到防护门点云地图；根据所述机械臂模型和点云地图，判断所述机械臂模型与所述防护门点云地图的相近状态，并根据所述相近状态指令控制所述机械臂的运行。本发明可提高了工业机器人的安全性、工业设备的耐久度、生产安全。

技术领域

本发明涉及防撞检测领域，具体而言，涉及一种用于机械臂的防护门防撞方法及系统。

背景技术

工业机械臂重点运用在现代工业生产过程中，机械臂操作对象通常是操作仓中或流水线上的工业零部件及工业设备。针对带有高速、高热、辐射等的危险工艺流程及操作，使用机械臂工作能够提高生产线的安全性和工作效率。在操作带有防护门装置的操作仓及流水线时，机械臂常常无法实时监测防护门已经关闭或呈半闭状态，出现失控撞门的故障，如图3所示。不仅对机械臂、工业设备等造成严重损害，也对工业生产安全造成了一定的威胁。

经过大量检索发现一些典型的现有技术，如专利CN108972567A(如图4)，公开了机械臂防碰撞系统、方法及存储介质。其中，方法包括：利用安装在机械臂末端的一个MEMS传感器测量得到机械臂末端的速度和加速度信息，并将所测得的速度和加速度信息与标准的速度和加速度信息进行比较，在比较结果显示偏差超出设定阈值时，通过分析MEMS所测得的速度和加速度在一设定时间段内的变化趋势，来确定是碰撞发生还是其他原因导致的振动问题，并在碰撞发生时，对机械臂进行防护控制。或如专利CN108015774A(如图5)着眼于通过投影方式来检测机械臂的碰撞，且在技术方案中公开了一种无需传感器的机械臂碰撞检测方法，包括：计算机械臂末端负载对机械臂产生的关节力矩矢量的正交投影矩阵，根据该正交投影矩阵得到机械臂末端负载的力矩变换矩阵；建立机械臂本体动力学模型，根据该动力学模型中的各项建立机械臂动量偏差观测器，通过动量偏差观测器得到机械臂关节外力矩矢量，根据该外力矩矢量与机械臂末端负载的力矩变换矩阵计算出机械臂的碰撞力矩；将机械臂的碰撞力矩与预设阈值相比较，判断机械臂是否发生碰撞。又如一种典型的案例CN104537151B，提供了一种基于等效质量的空间机械臂连续碰撞动力学建模方法，也即在建立空间机械臂运动学方程、动力学方程以及能量方程的基础上，计算出空间机械臂末端的等效质量；利用单体之间的连续碰撞Hertz阻尼模型，推导出单体碰撞产生的碰撞力、碰撞持续时间及压缩量；进而，结合空间机械臂末端等效质量和单体连续碰撞Hertz阻尼模型，建立空间机械臂连续碰撞动力学模型，计算出空间机械臂碰撞过程中的碰撞力、碰撞持续时间及最大压缩量。

可见，如何有效解决机械臂在工作过程由于某传感器失灵、实时处理性能不够或控制程序逻辑出现问题导致的碰撞问题，在实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足提供了一种用于机械臂的防护门防撞方法及系统，本发明的具体技术方案如下：

一种用于机械臂的防护门防撞方法，包括:根据真实机械臂结构，构建得到机械臂模型；利用图像获取装置获取实景防护门图像，并根据防护门模型，并根据所述防护门图像，重构得到防护门点云地图；根据所述机械臂模型和点云地图，判断所述机械臂模型与所述防护门点云地图的相近状态，并根据所述相近状态指令控制所述机械臂的运行。

可选的，所述根据真实机械臂结构，构建得到机械臂模型，包括：

根据真实机械臂结构，创建得到虚拟立体机械臂模型；

且根据真实机械臂结构对虚拟立体机械臂模型中的机械臂连杆、关节、待规划的关节组、机械臂初始动作和机械臂末端执行器进行定义操作，得到已定义机械臂模型；

将已定义机械臂模型与场景环境连接，得到完整的机械臂模型。

可选的，所述利用图像获取装置获取实景防护门图像，还包括：