【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制，尤其涉及一种机器人防碰撞控制系统。
技术介绍
1、随着机器人技术的不断发展，出现了多种不同类型的机器人，工业机器人也正广泛应用于工业自动化生产过程中，对于在工厂中移动搬运或者加工的机器人，防碰撞控制成为其安全应用的重要前提。
2、目前机器人防碰撞控制仅限于激光雷达或者超声波测距进行实时检测，控制机器人缓速行驶规避障碍，无法实现机器人高速高效移动工作，同时机器人行进路线固定，遇到路线上的障碍机器人会直接停止工作等待处理，严重影响工作效率，因此，本专利技术提出一种机器人防碰撞控制系统以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种机器人防碰撞控制系统，该机器人防碰撞控制系统基于激光测距配合获取的环境视频图像建立环境的虚拟模型并实时更新，能够有效检测机器人移动和工作环境中的障碍，并根据建立的环境模型更新避让移动路线及机械臂工作幅度范围，有效实现了针对各种不同类型障碍主动防碰撞避让及工作移动路线的合理规划，使得机器人可以进行高速移动高效工作，在提升工作效率的同时增加防碰撞控制的安全性。
2、为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种机器人防碰撞控制系统，包括执行驱动系统、检测系统和主控系统，所述执行驱动系统包括移动驱动模块和机械臂驱动模块，所述移动驱动模块用于控制机器人移动转向调节和移动速度控制，具体通过机器人内置的驱动控制器控制移动驱动结构和转向驱动结构控制机器人移动转向，所述机
3、进一步改进在于：所述执行驱动系统还包括急停控制模块，所述急停控制模块用于在检测到极速靠近及突然出现的近距离的障碍后紧急暂停机器人的所有动作，响应时间≤0.5s；所述移动驱动模块包含直线驱动子模块和转向驱动子模块，所述机械臂驱动模块包含旋转驱动子模块、摆臂驱动子模块和工作头驱动子模块。
4、进一步改进在于：所述直线驱动子模块用于根据主控系统指令实时驱动机器人直线移动和速度调节，所述转向驱动子模块用于根据主控系统指令实时驱动机器人转向调节。
5、进一步改进在于：所述旋转驱动子模块用于根据控制指令驱动机器人机械臂整体旋转，便于避让障碍或工作换向，所述摆臂驱动子模块用于根据控制指令驱动多节机械臂的摆动调节，所述工作头驱动子模块用于根据控制指令驱动工作头的运行状态。
6、进一步改进在于：所述测距定位模块包含激光测距子模块和实时定位子模块，所述激光测距子模块用于通过安装的多组激光测距仪实时获取机器人移动工作时周围的障碍距离数据，激光测距仪分布在机器人移动结构四周及机械臂的多段结构上，所述实时定位子模块基于定位芯片上传机器人实时移动的位置。
7、进一步改进在于：所述视频识别模块包含图像获取子模块、图像处理子模块和识别判断子模块，所述图像获取子模块基于设置的多组摄像头获取机器人周围环境图像，摄像头分布在机器人移动结构的前后左右四个方位，获取的图像跟随机器人移动实时更新，所述图像处理子模块用于对摄像头获取的环境图像进行处理及特征提取，获取周围环境中存在的物体特征，所述识别判断子模块用于对提取的特征识别是否为障碍并判断障碍类型。
8、进一步改进在于：所述保护处理模块包含加固处理子模块和数据发送子模块，所述加固处理子模块基于多通道独立隔离输送同时对数据信号进行去噪输送，所述数据发送子模块用于对处理后的数据进行压缩增强传输。
9、进一步改进在于：所述主控系统还包括报警提示模块和虚拟建模模块，所述报警提示模块用于对机器人移动和工作过程中碰撞检测进行实时报警提示，所述虚拟建模模块用于根据检测系统获取的测距数据和环境视频图像数据建立机器人移动虚拟3d场景并实时更新。
10、进一步改进在于：所述报警提示模块的报警提示分初级预警、中级提醒、高级警告和特级报警四个等级，初级预警在检测到存在远距离障碍时机器人自动预警更换路线，中级提醒在检测到活动障碍缓慢靠近时机器人减速移动并发出请远离的提示，高级警告在检测到活动障碍快速靠近时机器人发出缓速蜂鸣警告并采取移动避让，特级报警在检测到突然出现的近距离障碍是机器人紧急停止运行并发出急促蜂鸣和闪光警报。
11、本专利技术的有益效果为：本专利技术基于激光测距配合获取的环境视频图像建立环境的虚拟模型并实时更新，能够有效检测机器人移动和工作环境中的障碍，并根据建立的环境模型更新避让移动路线及机械臂工作幅度范围，有效实现了针对各种不同类型障碍主动防碰撞避让及工作移动路线的合理规划，使得机器人可以进行高速移动高效工作，解决了传统仅靠激光雷达或者超声波测距防碰撞的缺陷，在提升工作效率的同时增加防碰撞控制的安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：包括执行驱动系统、检测系统和主控系统，所述执行驱动系统包括移动驱动模块和机械臂驱动模块，所述移动驱动模块用于控制机器人移动转向调节和移动速度控制，所述机械臂驱动模块用于控制机器人机械臂摆动方向、角度及摆动速度，所述检测系统包括测距定位模块、视频识别模块和保护处理模块，所述测距定位模块基于设置多组激光测距仪进行实时的障碍距离检测和定位，所述视频识别模块基于摄像头及图像处理芯片实时获取障碍类型及体积数据，所述保护处理模块用于对获取的实时数据进行抗干扰加固处理，所述主控系统包括虚拟建模模块和驱动更新模块，所述虚拟建模模块用于根据检测系统获取的测距数据和环境视频图像数据建立机器人移动虚拟3D场景并实时更新，所述驱动更新模块用于实时更新障碍位置并对机器人控制数据进行实时更新和控制指令的发送。
2.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述执行驱动系统还包括急停控制模块，所述急停控制模块用于在检测到极速靠近及突然出现的近距离的障碍后紧急暂停机器人的所有动作；所述移动驱动模块包含直线驱动子模块和转向驱动子模块，所述机械臂
3.根据权利要求2所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述直线驱动子模块用于根据主控系统指令实时驱动机器人直线移动和速度调节，所述转向驱动子模块用于根据主控系统指令实时驱动机器人转向调节。
4.根据权利要求2所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述旋转驱动子模块用于根据控制指令驱动机器人机械臂整体旋转，所述摆臂驱动子模块用于根据控制指令驱动多节机械臂的摆动调节，所述工作头驱动子模块用于根据控制指令驱动工作头的运行状态。
5.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述测距定位模块包含激光测距子模块和实时定位子模块，所述激光测距子模块用于通过安装的多组激光测距仪实时获取机器人移动工作时周围的障碍距离数据，所述实时定位子模块基于定位芯片上传机器人实时移动的位置。
6.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述视频识别模块包含图像获取子模块、图像处理子模块和识别判断子模块，所述图像获取子模块基于设置的多组摄像头获取机器人周围环境图像，所述图像处理子模块用于对摄像头获取的环境图像进行处理及特征提取，所述识别判断子模块用于对提取的特征识别是否为障碍并判断障碍类型。
7.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述保护处理模块包含加固处理子模块和数据发送子模块，所述加固处理子模块基于多通道独立隔离输送同时对数据信号进行去噪输送，所述数据发送子模块用于对处理后的数据进行压缩增强传输。
8.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述主控系统还包括报警提示模块和处理判断模块，所述报警提示模块用于对机器人移动和工作过程中碰撞检测进行实时报警提示，所述处理判断模块基于获取的实时检测数据进行数据计算处理并判断是否继续移动。
9.根据权利要求8所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述报警提示模块的报警提示分初级预警、中级提醒、高级警告和特级报警四个等级，初级预警在检测到存在远距离障碍时机器人自动预警更换路线，中级提醒在检测到活动障碍缓慢靠近时机器人减速移动并发出请远离的提示，高级警告在检测到活动障碍快速靠近时机器人发出缓速蜂鸣警告并采取移动避让，特级报警在检测到突然出现的近距离障碍是机器人紧急停止运行并发出急促蜂鸣和闪光警报。
...【技术特征摘要】
1.一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：包括执行驱动系统、检测系统和主控系统，所述执行驱动系统包括移动驱动模块和机械臂驱动模块，所述移动驱动模块用于控制机器人移动转向调节和移动速度控制，所述机械臂驱动模块用于控制机器人机械臂摆动方向、角度及摆动速度，所述检测系统包括测距定位模块、视频识别模块和保护处理模块，所述测距定位模块基于设置多组激光测距仪进行实时的障碍距离检测和定位，所述视频识别模块基于摄像头及图像处理芯片实时获取障碍类型及体积数据，所述保护处理模块用于对获取的实时数据进行抗干扰加固处理，所述主控系统包括虚拟建模模块和驱动更新模块，所述虚拟建模模块用于根据检测系统获取的测距数据和环境视频图像数据建立机器人移动虚拟3d场景并实时更新，所述驱动更新模块用于实时更新障碍位置并对机器人控制数据进行实时更新和控制指令的发送。
2.根据权利要求1所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述执行驱动系统还包括急停控制模块，所述急停控制模块用于在检测到极速靠近及突然出现的近距离的障碍后紧急暂停机器人的所有动作；所述移动驱动模块包含直线驱动子模块和转向驱动子模块，所述机械臂驱动模块包含旋转驱动子模块、摆臂驱动子模块和工作头驱动子模块。
3.根据权利要求2所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述直线驱动子模块用于根据主控系统指令实时驱动机器人直线移动和速度调节，所述转向驱动子模块用于根据主控系统指令实时驱动机器人转向调节。
4.根据权利要求2所述的一种机器人防碰撞控制系统，其特征在于：所述旋转驱动子模块用于根据控制指令驱动机器人机械臂整体旋转，所述摆臂驱动子模块用于根据控制指令驱动多节机械臂的摆动调节，所述工作头驱动子模块用于根据控制指令驱动工作头的运行状态。
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【专利技术属性】
技术研发人员：董作峰，郝伟娜，董兰君，郝运佳，
申请(专利权)人：山西兰一科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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