[发明专利]一种人机协作搬运系统及其混合视触控制方法

说明书

本发明提供一种人机协作搬运系统及其混合视触控制方法，通过获取协作机器人的机械臂与当前搬运物体之间的交互力信息，使用导纳控制生成当前搬运物体的期望位置；获取当前搬运物体的图像信息，利用视觉伺服控制生成当前搬运物体的期望姿态和高度；并基于径向基函数神经网络生成跟踪控制器，以控制协作机器人跟踪期望位置和期望姿态，令协作机器人协助操作者搬运物体。本发明能够令机器人在协作过程中具备决策与调整的能力，提高人机协作搬运的效率，降低操作者执行任务的专注度并节省操作者体力，提升工作效率。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是指一种人机协作搬运系统及其混合视触控制方法。

背景技术

近些年来，智能机器人产业开始迅速发展，已经开始被广泛地应用于服务、娱乐、医疗等领域。越来越多的任务需要人与机器人协作完成，所以人机协作的相关问题得到了许多科研人员的高度重视，人机协作的相关问题如今已经成为了智能机器人控制领域的一个重要研究方向。

人机协作控制相比于传统机器人控制的一大难点就是既要借助机器人的功能特点来提高人机协作的工作效率，同时还要保证人与机器人交互过程的柔顺性、安全性和智能性。因此对人机协作过程中智能控制方法的研究尤为重要。

现有的人机协作控制方法中主要依靠于触觉信息(交互力/力矩)来实现人机协作任务，可以令机器人保持良好的柔顺性与安全性。然而这种单一的控制方法只能保证机器人可以跟随操作者的意图一起将物体协作移动到指定位置，在协作过程中机器人并不具备主动调整任务状态的能力，因此该种控制方法不够智能，并且现有的用于实现位置控制的控制器的控制效果还不够理想。这些问题都导致了机器人在人机协作过程中效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种人机协作搬运系统及其混合视触控制方法，以解决现有人机协作搬运系统在协作过程中机器人并不具备主动调整任务状态的能力，机器人在人机协作过程中效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种人机协作搬运系统，所述人机协作搬运系统包括协作机器人，所述协作机器人上设置有深度摄像头和六维力/力矩传感器；所述协作机器人、深度摄像头和六维力/力矩传感器分别与控制装置通信连接；

其中，所述协作机器人用于利用机械臂与操作者协作搬运物体；所述六维力/力矩传感器用于获取所述机械臂与当前搬运物体之间的交互力信息；所述深度摄像头用于获取当前搬运物体的图像信息；

所述控制装置用于根据所述交互力信息和图像信息，生成当前搬运物体的期望位置和期望姿态；并基于径向基函数神经网络生成跟踪控制器，以控制协作机器人跟踪所述期望位置和期望姿态，令协作机器人协助操作者搬运物体。

进一步地，所述深度摄像头设置在所述协作机器人的头部，所述六维力/力矩传感器设置在所述协作机器人的腕关节处；所述控制装置包括第一计算机和第二计算机；所述深度摄像头与所述第一计算机通信连接；所述协作机器人和所述六维力/力矩传感器分别与所述第二计算机通信连接；所述第一计算机和所述第二计算机通信连接。

进一步地，所述第二计算机用于根据所述交互力信息，基于预设导纳模型，使用导纳控制生成当前搬运物体在选定坐标系的X轴和Y轴方向的期望坐标；

所述第一计算机用于根据所述图像信息，获取当前搬运物体上预设参照点的位置信息，并根据所述预设参照点的位置信息，利用视觉伺服控制生成当前搬运物体的期望姿态和当前搬运物体在所述选定坐标系的Z轴方向的期望坐标，并结合当前搬运物体在选定坐标系的X轴和Y轴方向的期望坐标，得到当前搬运物体在选定坐标系中的期望位置；

所述第二计算机还用于基于径向基函数神经网络生成跟踪控制器，以控制协作机器人跟踪所述期望位置和期望姿态，令协作机器人协助操作者搬运物体。

进一步地，所述第二计算机中加载的导纳模型的表现形式如下：