[发明专利]一种工业机械臂智能化路径规划装置及方法

权利要求书

1.一种工业机械臂智能化路径规划装置，包括加工工件、视觉系统、智能控制系统、机械臂、工作站；

所述视觉系统包括视觉模块、A/D转换器和快速标定模块；

所述智能控制系统包括图像学习模块、路径规划模块、坐标转换模块、逆运动学模块、电机控制模块，

所述工作站包括工作服务器和显示器；

所述机械臂包括基座、N个关节、与所述N个关节匹配的N个电机，以及加工装置；

其特征在于：

所述视觉系统被配置为通过视觉模块采集加工工件表面信息，通过三维视觉技术将加工工件的型面三维信息形成点云，再形成三维型面数据；具体的，通过A/D转化器将所述三维型面数据传输至快速标定模块，所述快速标定模块将所述三维型面数据与预先存储的加工模型型面数据进行对比，并将所述三维型面数据与该预先存储的加工模型型面数据之差转换为预处理的样本集；

所述智能控制系统被配置为基于所述视觉系统采集的信息控制机械臂的动作，具体的，所述快速标定模块的输出端连接所述图像学习模块输入端，将所述样本集作为输入至所述图像学习模块，通过所述图像学习模块内置的图像识别模型对所述样本集做出判断；所述图像学习模块的输出端连接所述路径规划模块的输入端，所述路径规划模块基于上述判断的信息形成新的运动路径，并将所述新的运动路径输出至所述坐标转换模块，所述坐标转换模块将所述新的运动路径与上次加工的运动路径作比较，并计算出加工曲线的补偿值，所述补偿值被传输至所述逆运动学模块，形成关节运动补偿量；所述关节运动补偿量被传输至电机控制模块，通过所述电机控制模块形成补偿控制信号；

所述工作服务器被配置用于机械臂参数调节，其内置机械臂控制平台软件，用于控制机械平台，显示器用于显示可控参数；

所述机械臂模块被配置用于执行机械臂运动路径，所述基座上放置N个电机和N个关节，所述N个电机与N个关节一一对应连接，且所述N个电机均连接至所述电机控制模块的输出端，通过所述电机控制模块发出的电磁信号控制电机和关节的运动，实现机械臂转矩、转速及转角的变化。

2.根据权利要求1所述的工业机械臂智能化路径规划装置，其特征在于：所述快速标定模块采用C++语言进行标定，具体标定公式为：∑L＝∑L₁-L₂，其中L₁为预先存储的加工样条函数，L₂为实际加工的点云数据加工样条函数。

3.根据权利要求1或2所述的工业机械臂智能化路径规划装置，其特征在于：所述图像学习模块内置深度神经网络对所述样本集做出判断，所述图像学习模块的开发语言为python。

4.根据权利要求1或2所述的工业机械臂智能化路径规划装置，其特征在于：所述加工曲线补偿控制信号计算公式为：ΔJ＝J^-1∑L₁-L₂，其中△J为补偿信号，J^-1为加工坐标与关节坐标的雅克比逆矩阵。

5.根据权利要求1或2所述的工业机械臂智能化路径规划装置，其特征在于：所述电机和关节的数量N均为6，所述补偿控制信号控制规则为：关节1为纵向补偿信号，关节2为横向补偿信号，关节3为旋转补偿信号，关节4至关节6为末端路径的补偿位置。

6.根据权利要求1或2所述的工业机械臂智能化路径规划装置，其特征在于：所述加工工件单元为金属制件；所述电机均为交流无刷伺服电机；所述机械臂电磁控制信号均采用阶跃脉冲信号；所述视觉模块为CCD或工业快速相机；所述加工装置优选为刀具。