[发明专利]一种基于视觉定位的机械臂控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉定位的机械臂控制系统及方法。所述机械臂控制系统包括视觉定位系统、计算机系统、机械臂系统。所述视觉定位系统用于捕捉操作人员手持的所述定位手柄的位姿，并发送至所述计算机系统；所述机械臂系统将所述机械臂及所述末端执行器状态发送至所述计算机系统；所述计算机系统根据所述定位手柄位姿及所述机械臂系统当前状态规划所述机械臂系统的运行目标，并将运行数据发送至平板电脑上。本发明降低了操作人员对专业技能的要求，减少了指令操作，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及一种基于视觉定位的机械臂控制系统及方法，属于工业机器人技术领域。

背景技术

随着现代工业化进程的飞速发展，机械化与自动化水平不断提高，工业机器人的应用领域不断扩大。为避免机器人在生产过程中的机器伤人事故，通常为机械臂划分一块专用区域，机械臂运行时禁止人员进入，当需要复杂操作时，操作员采用示教器进行操作。这种方法虽能避免机器伤人事故的发生，但一方面会浪费宝贵的空间资源，另一方面也不利于复杂作业中操作人员的现场操作。因此，亟需一种方便快捷的机械臂人机交互控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于视觉定位的机械臂控制系统及方法，以简单、高效的控制机械臂。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于视觉定位的机械臂控制系统，包括视觉定位系统、计算机系统、机械臂系统；所述视觉定位系统、所述机械臂系统分别与所述计算机系统连接。

所述视觉定位系统用于捕捉操作人员所持的所述定位手柄的实时位姿图像，并将实时位姿数据传输至所述计算机系统；所述定位手柄将按钮状态数据发送给所述计算机系统；所述机械臂控制柜采集所述机械臂运行状态数据(关节角度、角速度)发送给所述计算机系统；所述计算机系统根据所述实时位姿数据和所述机械臂系统当前运行状态对所述机械臂系统进行运动规划，将规划后的运行数据发送给所述机械臂系统；所述机械臂控制柜接受所述计算机系统发送的数据并控制所述机械臂运行；所述控制系统包括对所述机械臂系统中的所述机械臂的位置、姿态以及所述末端执行器执行状态的控制。

所述视觉定位系统包括视觉定位相机、定位手柄和相机支架；所述相机支架放置于操作人员的前侧，所述视觉定位相机安装在所述相机支架上；所述定位手柄由操作人员手持。

所述定位手柄包括具有按钮功能的控制装置以及固定在控制装置上用于视觉定位的多个标记点(marker)点。

所述计算机系统包括工控机、交换机；所述交换机分别与所述视觉定位系统、所述机械臂系统和所述工控机连接；所述工控机与所述平板电脑连接。

一种基于视觉定位的机械臂控制方法，所述方法应用于上述系统；所述方法步骤如下：

步骤一、获取所述视觉定位系统所拍摄的操作者所持所述定位手柄的实时位姿图像；

步骤二、采用多目视觉定位方法，根据所述视觉定位系统拍摄的实时图像，确定所述定位手柄在所述视觉定位系统中的实时空间位姿；

步骤三、获取所述定位手柄的按钮状态；

步骤四、获取所述机械臂的关节状态，计算所述末端执行器的位姿；

步骤五、确定所述动态捕捉系统与所述机械臂系统之间的运动转换关系；

步骤六、根据所述定位手柄的实时空间位姿，计算所述机械臂的目标位姿。

本发明有益效果在于：

1、通过视觉定位系统和计算机系统实时监测操作人员所持定位手柄的精确位姿及运动状态，实现对机械臂的实时精确控制。

2、通过远程操作时操作人员避开操作现场危险环境，保障人员安全。