[发明专利]一种基于多传感的协作机器人避障系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于多传感的协作机器人避障系统，其特征在于，包括协作机器人、姿态传感器、UWB测距模块、超声波模块、图像采集模块、位姿及空间信息解算单元和避障执行机构；所述姿态传感器、UWB测距模块、超声波模块和图像采集模块与位姿及空间信息解算单元的输入端连接，所述避障执行机构与位姿及空间信息解算单元的输出端连接；所述协作机器人包括底座(1)和空间中呈多角度分布的一级关节臂(3)、二级关节臂(5)、三级关节臂(7)；

所述位姿及空间信息解算单元包括路径规划数据库、图像识别数据库及超声识别数据库；

所述避障执行机构包括关节电机Ⅰ(2)、关节电机Ⅱ(4)、关节电机Ⅲ(6)；

所述一级关节臂(3)、二级关节臂(5)和三级关节臂(7)的外表面均安装有所述姿态传感器，用于获取关节臂的姿态信息；

所述UWB测距模块包括安装在底座(1)上的底座UWB模块(8)、安装在一级关节臂(3)外表面的一级关节臂UWB模块(9)、安装在二级关节臂(5)外表面的二级关节臂UWB模块(10)和安装在三级关节臂(7)外表面的三级关节臂UWB模块(11)，用于获取一级关节臂3、二级关节臂5、三级关节臂7与底座1之间的距离信息；

所述超声波模块包括设置在一级关节臂(3)上的一级关节臂超声波传感器(12)、设置在二级关节臂(5)上的二级关节臂超声波传感器(13)和设置在三级关节臂上的三级关节臂超声波传感器(14)，用于实时检测协作机器人外部空间信息；

所述图像采集模块包括设置在一级关节臂(3)上的一级关节臂图像采集器(15)、设置在二级关节臂(5)上的二级关节臂图像采集器(16)和设置在三级关节臂上的三级关节臂图像采集器(17)，用于实时检测协作机器人外部空间图像信息。

2.根据权利要求1所述的基于多传感的协作机器人避障系统，其特征在于，所述底座(1)上安装有控制一级关节臂(3)运动的关节电机Ⅰ(2)，一级关节臂(3)的另一端安装有控制二级关节臂(3)运动的关节电机Ⅱ(4)，二级关节臂(3)的另一端安装有控制三级关节臂(7)运动的关节电机Ⅲ(6)。

3.根据权利要求1所述的基于多传感的协作机器人避障系统，其特征在于，各级超声波传感器均设有多个，且环形安装在各级关节臂的外表面。

4.根据权利要求1所述的基于多传感的协作机器人避障系统，其特征在于，各级关节臂图像采集器均设有四个，且环形安装在各级关节臂的外表面。

5.如权利要求1-4任一所述的基于多传感的协作机器人避障系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：协作机器人开机初始化，操作者向路径规划数据库输入关节电机Ⅰ(2)、关节电机Ⅱ(4)、关节电机Ⅲ(6)的运动信息；

步骤二：一级关节臂(3)、二级关节臂(5)、三级关节臂(7)上的各个超声波模块实时检测外部空间信息，一级关节臂(3)、二级关节臂(5)、三级关节臂(7)上的各个图像采集模块实时检测外部空间信息；

步骤三：姿态传感器、UWB测距模块实时测量一级关节臂(3)、二级关节臂(5)、三级关节臂(7)的姿态信息及一级关节臂(3)、二级关节臂(5)、三级关节臂(7)与底座的距离信息；

步骤四：位姿及空间信息解算单元根据超声波模块及图像采集模块实时检测外部空间信息同图像识别数据库及超声识别数据库内信息进行对比，确认外部空间信息是否存在障碍物，若无障碍物，按照路径规划数据库内的关节电机Ⅰ(2)、关节电机Ⅱ(4)、关节电机Ⅲ(6)的运动信息向各关节臂发送运动指令，实时解算一级关节臂(3)、二级关节臂(5)、三级关节臂(7)的位姿，若有障碍物，路径规划数据库向关节电机Ⅰ(2)、关节电机Ⅱ(4)、关节电机Ⅲ(6)发送停车指令；

步骤五：避障执行机构接收路径规划数据库的相关指令，控制关节电机Ⅰ(2)、关节电机Ⅱ(4)、关节电机Ⅲ(6)的开机及停车，实现协作机器人按路径规划运动及实现避障控制。

6.根据权利要求5所述的基于多传感的协作机器人避障系统的控制方法，其特征在于，所述路径规划数据库用于操作者输入协作机器人各关节电机在空间运行的运动信息。