[发明专利]一种基于多模态信息的监控交互方法

权利要求书

1.一种基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，采用多模态信息监控交互平台，所述多模态信息监控交互平台包括：

工作台，其设置有工装夹具，用于定位工件；

工业机器人，其设置在工作台的旁边，用于对所述工件执行作业任务；所述工业机器人包括机器人本体、末端执行器和机器人控制器，所述末端执行器安装在所述机器人本体的末端，所述末端执行器和机器人本体的驱动机构均电性连接至机器人控制器；

力觉传感器，其固定在所述末端执行器上，用于测量所述末端执行器作业时与所述工件之间的接触力；

噪声传感器，其安装在所述工装夹具上，用于测量作业时产生的噪声；

温度传感器，其安装在所述工装夹具上，用于测量作业时所述工件的温度；

视觉传感器，其安装在所述工作台的旁边，用于监控所述工业机器人的动作路径；

下位机，其与所述机器人控制器、所述力觉传感器、所述噪声传感器、所述温度传感器、所述视觉传感器电性连接，用于现场控制；

所述监控交互方法包括以下步骤：

S1、通过下位机控制各个传感器采集工业机器人加工作业过程中产生的各种信息数据；

所述信息数据的采集方法包括以下步骤：

S1.1、采集加工作业前各个传感器的初始数据，作为整个加工作业的原始信息；

S1.2、采集加工作业时各个传感器的实时信息，将实时信息与原始信息进行对比，实现对加工作业的监控；

S2、通过下位机处理采集到的各种所述信息数据，得到的机器人工作补偿指令；

所述信息数据的处理方法包括以下步骤：

S2.1、对所述信息数据分别进行分辨，剔除无用信息，得到有用信息；所述分辨的方法具体为：基于工业机器人当前加工情况进行分析，若该信息数据在当前加工情况没有指导作用，则作为无用信息进行数据存储，若该信息数据在当前加工情况有指导作用，则作为有用信息；

S2.2、对所述有用信息进行噪声处理，去除噪声污染，便于后续进行算法控制；所述噪声处理的方法采用极限滤波和一阶滞后滤波相结合的多重滤波算法，所述多重滤波算法具体为：首先利用一阶滞后滤波算法对信号进行滤波，然后以滤波结果为参考，采用极限滤波算法滤除脉冲噪声，最后再次使用一阶滞后滤波方法，确保更小的相位延迟；

极限滤波的原理如下：

其中，x(n)表示输入的原信号，y(n)表示经过极限滤波后的信号，ΔT表示设定的阈值；

一阶滞后滤波的原理如下：

y(n)＝(1-a)·x(n)+a·y(n-1) (2)

其中，x(n)表示本次采样值，y(n-1)表示上次滤波后的输出值，a表示加权系数；

通过Z变换，可以将公式(2)变为下式：

Y(z)＝(1-a)·X(z)+a·Y(z)·z^-1 (3)

通过公式(3)运算求得如下公式：

S3、根据所述机器人工作补偿指令，通过机器人控制器控制所述工业机器人动作；

S4、重复步骤S1至S3。

2.根据权利要求1所述的基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，所述多模态信息监控交互平台还包括测力传感器，所述测力传感器安装在工作台的底部。

3.根据权利要求1或2所述的基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，在步骤S1中，所述下位机采用基于TwinCAT实时操作系统和EtherCAT高速实时总线的机器人控制和信号采集系统。

4.根据权利要求1所述的基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，所述视觉传感器固定在立架上，所述立架设置在工作台的旁边。

5.根据权利要求1所述的基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，所述力觉传感器采用六轴力矩传感器；所述工业机器人为关节机械手臂；所述视觉传感器包括照相机或摄像机。

6.根据权利要求1所述的基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，所述下位机通过EtherCAT高速实时总线分别连接所述机器人控制器、所述力觉传感器、所述噪声传感器、所述温度传感器。

7.根据权利要求1所述的基于多模态信息的监控交互方法，其特征在于，所述下位机设置有EtherNet/IP接口，所述EtherNet/IP接口连接所述力觉传感器；所述下位机通过以太网与上位机通信连接。