[发明专利]一种基于人机共融的安全协作方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于人机共融的安全协作方法及装置，其中，所述方法包括：获取机器人的末端坐标位置信息及运动信息；基于末端坐标位置信息及运动信息建立作业空间安全等级动态规划模型，将作业空间划分为不同安全等级的子作业空间区域；基于视觉感知系统采集协同作场景图像，并通过目标检测算法获得作业人员的三维坐标信息；基于相邻帧图像序列中的作业人员的三维坐标信息获得人员运动信息，并计算人机动态等效距离；基于人机动态等效距离以及对机器人作业空间动态规划的不同安全等级子作业空间区域，预测人机协作碰撞风险，制定相应控制指令对机器人进行安全控制。提升了人机协作碰撞预测准确性，可降低人机碰撞事故发生率，促进人机共融发展。

技术领域

本发明涉及人机协同技术领域，尤其涉及一种基于人机共融的安全协作方法及装置。

背景技术

近年工业智能化飞速发展下，传统的工业机器人作业模式在灵活性、安全性、智能性等方面逐渐落后于产业的发展步伐，基于此，机器人技术随之发展，人与机器人之间的协作与共融技术逐渐兴起。人机共融与安全协作是高效柔性生产模式的重要特征，区别于传统机器人独立工作的围栏模式，人机协作模式允许人和机器人共享工作空间，保证人身安全成为重中之重，安全检测与预防技术已成为有效应用协作机器人的关键所在。

为防范人机协作碰撞风险，目前提出了速度和分离监控(SSM)的人机最小间距保护机制，明确了维持人机保护性间距的作业速度限制和安全制动要求，然而这种速度限制对人机协作的作业效率、灵活性有较大的限制，目前暂没有针对机器人与人的运动信息进行综合建模与协作安全碰撞预测的有效手段，急需综合考虑机器人与人的位置与运动信息，实现一种高效、安全的人机共融协作方法，促进人机共融发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于人机共融的安全协作方法及装置，提升了人机协作碰撞预测准确性，可降低人机碰撞事故发生率，促进人机共融发展。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于人机共融的安全协作方法，所述安全协作方法包括：

获取机器人的末端坐标位置信息及运动信息，其中，所述运动信息包括运动速度信息及运动方向信息；

基于末端坐标位置信息及运动信息建立作业空间安全等级动态规划模型，将所述作业空间划分为不同安全等级的子作业空间区域；

基于视觉感知系统采集协同作场景图像，并通过目标检测算法获得作业人员的三维坐标信息；

基于相邻帧图像序列中的作业人员的三维坐标信息获得作业人员的第一运动信息，基于作业人员的三维坐标信息、作业人员的第一运动信息、机器人的末端坐标位置信息，计算人机动态等效距离，其中，所述第一运动信息包括作业人员的运动速度信息及运动方向信息；

基于所述人机动态等效距离，以及对机器人作业空间动态规划的不同安全等级的子作业空间区域，预测人机协作碰撞风险，制定相应控制指令针对所述机器人进行安全控制。

可选的，所述基于末端坐标位置信息及运动信息建立作业空间安全等级动态规划模型，将所述作业空间划分为不同安全等级的子作业空间区域，包括：

获取所述机器人的作业空间的区域大小X_rmax×Y_rmax，并将所述作业空间划分为M×N网格区域，则每个网格区域的大小为

若所述机器人所在网格的索引为(0,0)，则根据所述机器人基坐标系方向获得网格(i,j)的中心位置坐标为

以所述末端坐标位置信息为中心划分的距离阈值，并基于末端坐标位置信息、运动信息以及划分的距离阈值将所述作业空间划分为不同安全等级的子作业空间区域。

可选的，所述以所述末端坐标位置信息为中心划分的距离阈值，并基于末端坐标位置信息、运动信息以及划分的距离阈值将所述作业空间划分为不同安全等级的子作业空间区域，包括：