[发明专利]基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统

权利要求书

1.一种基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统，其特征在于，包括识别定位子系统(14)、主控子系统(15)、多机械臂分拣子系统(16)、带式输送机(11)、带速检测装置(13)和矸石回收胶带机(12)；

所述识别定位子系统(14)包括煤矸视觉检测单元(1)、矸石体积检测单元(2)、识别定位子系统接口(3)和硬件装置(4)；

所述硬件装置(4)包括机架(4-1)、固定座(4-2)、光源(4-5)、双目立体相机(4-3)和线阵列线性激光传感器(4-4)；

所述煤矸视觉检测单元(1)：通过双目立体相机(4-3)获取煤矸的图像信息，采用FCNN网络获取煤矸的识别结果,同时得到矸石位置信息；采用视差算法计算点云数据，得到矸石的几何信息；

所述矸石体积检测单元(2)：通过线阵列线性激光传感器(4-4)结合系统时间、带速检测装置(13)获取的带速参数，得到矸石的几何参数；采用传感融合方法对矸石的几何信息和几何参数进行带权计算，得到校正后的矸石体积信息；

所述识别定位子系统接口(3)：将所述煤矸视觉检测单元(1)和矸石体积检测单元(2)获取的矸石位置信息、煤矸的识别结果和矸石体积信息作为矸石信息标签，发送至主控子系统接口(5)；

所述主控子系统(15)包括主控子系统接口(5)、分配策略单元(6)、动态分拣轨迹规划单元(7)和二次识别单元(8)；

主控子系统接口(5)接收识别定位子系统接口(3)发送的矸石信息标签，向分配策略单元(6)发送矸石信息标签和机械臂单元(10)的机械臂位置信息和状态信息，以及向二次识别单元(8)发送力敏气动机械手(10-B)获得的矸石检测质量；并将机械臂分拣轨迹信息和二次识别结果发送至多机械臂分拣子系统接口(9)；

所述分配策略单元(6)：接收矸石信息标签、机械臂单元(10)的机械臂位置信息和状态信息，实现机械臂对矸石目标任务分配；

所述动态分拣轨迹规划单元(7)：根据机械臂对矸石目标任务分配结果，规划机械臂对矸石目标任务的分拣轨迹，发送至主控子系统接口(5)；

所述二次识别单元(8)：根据已知的矸石标准密度、矸石信息标签，同时对比力敏气动机械手(10-B)获得的矸石检测质量，对矸石进行二次识别——“是矸石”与“不是矸石”；并将二次识别结果发送到主控子系统接口(5)；

所述多机械臂分拣子系统(16)包括多机械臂分拣子系统接口(9)和机械臂单元(10)；

所述机械臂单元(10)包括多个直角坐标机械臂(10-A)，其序号为A₁,…,A_N，每个直角坐标机械臂包括X、Y、Z三个关节，直角坐标机械臂设置在所述矸石回收胶带机(12)和带式输送机(11)上方，所述直角坐标机械臂末端设置多个有力敏气动机械手(10-B)，其序号为B₁,…,B_N；

所述多机械臂分拣子系统接口(9)：将机械臂单元(10)的机械臂位置信息和状态信息以及力敏气动机械手(10-B)获得的矸石检测质量发送至主控子系统接口(5)，并接收主控子系统接口(5)发送的机械臂分拣轨迹信息和二次识别结果；

所述直角坐标机械臂接收多机械臂分拣子系统接口(9)发送的机械臂分拣轨迹信息驱动力敏气动机械手(10-B)开始目标矸石的分拣动作；结合二次识别结果，如果“是矸石”力敏气动机械手(10-B)执行正常的分拣动作，如果“不是矸石”力敏气动机械手(10-B)执行放弃分拣动作；并将分拣的矸石放置于所述矸石回收胶带机(12)上。

2.如权利要求1所述的基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统，其特征在于，机架(4-1)架设在带式输送机(11)的上方，固定座(4-2)安装在机架(4-1)内侧的顶部，双目立体相机(4-3)和线阵列线性激光传感器(4-4)分别安装在固定座(4-2)的两端，光源(4-5)布置在机架(4-1)内侧顶部的两个侧棱上。