CN105835029A - 具有区域移动能力的协作机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有区域移动能力的协作机器人及其工作方法，区域移动小车中安装有电池以及进行电源逆变的电源逆变器；机器人手臂的手爪上安装工业相机；电源逆变器将电池输出的直流电源逆变成交流电源并传输至机器人控制柜；通过电池和电源逆变器解决了小车在运行过程中需要提供持续直流电和机器人运动所需要交流电的问题；通过光学自动导引装置对小车的行驶路线进行引导，避免了小车在无人驾驶的情况下对工作人员带来人身安全的隐患；协作机器人的使用，消除了机器人运动过程中对人员伤害的威胁，保证了作业人员的安全；最后通过工业相机对待抓取物体的拍照，计算出抓起后的待抓取物体与其原始位置的偏差值，提高小车再定位抓取搬运的精度。

Description

具有区域移动能力的协作机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及机器人设备的技术领域，尤其是针对具有区域移动能力的协作机器人及其工作方法。

背景技术

目前机器人的移动作业只能依靠行走导轨作直线移动，行走轴导轨受机器人控制器集中控制，不能脱离线缆的束缚，因此不能实现大范围的移动，尤其是导轨式的移动只能在直线方向上移动，不能作区域内的移动。

同时工业机器人由于安全方面的原因，需要设置安全围栏等防护措施，只能在一个封闭的安全空间中作业，因此不能安装在区域移动小车平台上在一个敞开的空间中运行。

另外，区域移动小车在移动后，再定位的定位精度一般只能到厘米级，无法满足机器人的搬运抓取要求。

发明内容

为了解决现有的机器人的移动范围受到限制、区域移动小车在行驶过程中带来的安全、区域移动小车在移动后进行再定位精度低的问题，本发明提供了具有区域移动能力的协作机器人及其工作方法。

为达到上述目的，本发明提供一种具有区域移动能力的协作机器人，包括，

区域移动小车，所述区域移动小车中安装有电池以及进行电源逆变的电源逆变器，所述电池与所述电源逆变器相连；

机器人控制柜，所述机器人控制柜安装于所述区域移动小车顶部，并位于所述电源逆变器前方，所述机器人控制柜与所述电源逆变器联通，所述电源逆变器将所述电池输出的直流电源逆变成交流电源并传输至所述机器人控制柜，其特征在于，还包括，

机器人手臂，所述机器人手臂安装于所述区域移动小车顶部的平台上，所述机器人手臂的手爪上安装工业相机，所述工业相机用于对待抓取物体进行拍摄，并将图像传输至后台控制器进行图像处理。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，所述机器人控制柜与后台控制器通讯连接，所述后台控制器控制所述机器人控制柜对所述机器人手臂进行操作。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，所述电池安装于所述区域移动小车的电池安装仓内。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，所述区域移动小车内还安装于光学自动导引装置，所述光学自动导引装置与所述后台控制器通讯连接，所述后台控制器控制所述光学自动引导装置按规定的导引路径行驶。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，所述工业相机对待抓取物体进行拍照，并计算待抓取物体与其原始位置之间的偏差，得出偏差值，并通过所述机器人手臂进行偏差值补偿，使所述机器人手臂在后续抓取待抓取物体时的相对位置一致。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，所述区域移动小车的驱动结构为轮式驱动结构。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，所述机器人手臂上还安装有若干个力传感器，若干所述力传感器皆与后台控制器通讯连接。

还包括一种具有区域移动能力的协作机器人的工作方法，其中，所述工作方法如下：

后台控制器控制所述区域移动小车行至待抓取物体处，所述机器人控制柜控制所述机器人手臂对待抓取物体进行抓取，抓取前，所述工业相机对待抓取物体进行拍照，抓取后，所述工业相机对待抓取物体再一次进行拍照，并将拍摄的照片内的成像内容进行分析，得出待抓取物体与其原始位置之间的偏差，得出偏差值，并通过所述机器人手臂进行偏差值补偿，使所述机器人手臂在后续抓取待抓取物体时的相对位置一致；最后，所述机器人手臂将待抓取物体移动至预设放置地点；当所述机器人手臂在工作过程中碰到工作人员时，所述力传感器接收到触碰信号，机器人控制柜立即控制所述机器人手臂停止工作，保证工作人员的人身安全。

本发明的有益效果是：

本发明的区域移动小车通过电池和电源逆变器解决了小车在运行过程中需要提供持续直流电和机器人运动所需要交流电的问题。同时通过光学自动导引装置对小车的行驶路线进行引导，避免了小车在无人驾驶的情况下对工作人员带来人身安全的隐患。最后通过工业相机对待抓取物体的拍照，计算出抓起后的待抓取物体与其原始位置的偏差值，使得小车再定位抓取搬运的精度得到显著提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:

图1为本实施例中具有区域移动能力的协作机器人的结构示意图；

图2为本实施例中具有区域移动能力的协作机器人的电路关系示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例

请参见图1和图2所示，示出了一种较佳实施例的具有区域移动能力的协作机器人，其中，包括：

区域移动小车1，区域移动小车1中安装有电池2以及进行电源逆变的电源逆变器3，电池2与电源逆变器3相连；

机器人控制柜7，机器人控制柜7安装于区域移动小车1顶部，并位于电源逆变器3前方，机器人控制柜7与电源逆变器3联通，电源逆变器3将电池2输出的直流电源逆变成交流电源并传输至机器人控制柜7。

还包括有一机器人手臂4，机器人手臂4安装于区域移动小车1顶部的平台上，机器人手臂4的手爪5上安装工业相机6，工业相机6用于对待抓取物体(未示出)进行拍摄，并将图像传输至后台控制器进行图像处理；

本发明在上述基础上还具有以下实施方式，请继续参见图1和图2所示，

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，机器人控制柜7与后台控制器10通讯连接，后台控制器10控制机器人控制柜7对机器人手臂4进行操作。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，电池2安装于区域移动小车1的电池安装仓8内。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，区域移动小车1内还安装于光学自动导引装置11，光学自动导引装置11与后台控制器10通讯连接，后台控制器10控制光学自动引导装置11按规定的导引路径行驶。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，工业相机6对待抓取物体进行拍照，并计算待抓取物体与其原始位置之间的偏差，得出偏差值，并通过机器人手臂4进行偏差值补偿，使机器人手臂4在后续抓取待抓取物体时的相对位置一致。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，区域移动小车1的驱动结构为轮式驱动结构，区域移动小车1底部具有车轮9。

上述具有区域移动能力的协作机器人，其中，机器人手臂4上还安装有若干个力传感器(未示出)，若干力传感器皆与后台控制器通讯连接。

使用者可根据以下说明进一步的认识本发明的特性及功能，

在本实施例中，还包括一种具有区域移动能力的协作机器人的工作方法，其中，工作方法如下：

后台控制器10控制区域移动小车1行至待抓取物体处，机器人控制柜7控制机器人手臂4对待抓取物体进行抓取，抓取前，工业相机6对待抓取物体进行拍照，抓取后，工业相机6对待抓取物体再一次进行拍照，并将拍摄的照片内的成像内容进行分析，得出待抓取物体与其原始位置之间的偏差，得出偏差值，并通过机器人手臂4进行偏差值补偿，使机器人手臂4在后续抓取待抓取物体时的相对位置一致；最后，机器人手臂4将待抓取物体移动至预设放置地点；当机器人手臂在工作过程中碰到工作人员时，力传感器接收到触碰信号，机器人控制柜立即控制机器人手臂停止工作，保证工作人员的人身安全。

请继续参见如下详细解释，进一步了解本实施例中具有区域移动能力的协作机器人的工作方法，

以区域移动小车1为移动平台，将安全型协作机器人手臂4安装于移动区域移动小车1平台上，通过大容量可充电的区域移动小车电池2连接到电源逆变器3上，电源逆变器3将电池2组输出的直流电源逆变成交流电源，从而适应机器人控制柜7的交流电供电要求。视觉定位系统(工业相机6)安装于机器人手臂4上，在小车停止在目标作业位置后，机器人手臂4携带视觉系统移动到目标(待抓取物体)作业位置上方，对作业位置进行视觉定位。

区域移动小车1内具有电磁或光学等自动导引装置，优选地本实施例中为光学自动导引装置11，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电的蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑(后台控制器10)来控制其行进路线以及行为，或在另一个实施例中可以利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

区域移动小车1以轮式移动为特征，小车底部具有车轮9，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，区域移动小车的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。

区域移动小车控制系统分为地面控制系统(后台控制器10)、车载控制系统(机器人控制柜7)及导航/导引系统(光学自动导引装置11)，其中，地面控制系统指区域移动小车系统的固定设备，主要负责任务分配，车辆调度，路径(线)管理，交通管理，自动充电等功能；车载控制系统在收到上位系统的指令后，负责区域移动小车的导航计算，导引实现，车辆行走，装卸操作等功能；导航/导引系统为区域移动小车单机提供系统绝对或相对位置及航向。

综上所述，本发明旨在解决需要机器人在一个区域内不固定位置的移动作业问题。将协作型机器人安装于区域移动小车平台上，通过区域移动小车将机器人移动至目标作业位置，协作型机器人采用视觉系统对作业目标进行拍照定位，从而实现对作业对象的柔性定位，机器人抓取后搬运到下一个目标位置。

由于采用无线缆束缚的区域移动小车平台，实现了机器人在一定区域内的柔性移动，协作型机器人可保证在无安全防护保护的作业环境中不会对人身安全产生威胁，视觉系统可保证在区域移动小车移动后再定位的精度问题，从而构建一个区域移动柔性协作机器人作业平台。

值得注意的是，本实施例中的协作型机器人能够与人协同作业，与人之间不需要设置安全围栏或其它安全措施，对人没有安全威胁的机器人。协作型机器人的机器人手臂上安装有力传感器，在触碰到人后，会通过力传感系统感应出受到了外力的干扰，机器人控制器会自动控制机器人停止运动，从而避免对人产生伤害。

机器人视觉系统的工作原理为利用工业相机6，对被抓取物体进行拍照，通过对拍到的物体成像内容进行分析，得出与原始位置之间的偏差，将偏差值传递给机器人后，机器人可补偿该偏差，进行抓取时就与原始抓取时的相对位置一致从而保证了准确的抓取。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方按，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有区域移动能力的协作机器人，包括，

区域移动小车，所述区域移动小车中安装有电池以及进行电源逆变的电源逆变器，所述电池与所述电源逆变器相连；

机器人控制柜，所述机器人控制柜安装于所述区域移动小车顶部，并位于所述电源逆变器前方，所述机器人控制柜与所述电源逆变器联通，所述电源逆变器将所述电池输出的直流电源逆变成交流电源并传输至所述机器人控制柜，其特征在于，还包括，

机器人手臂，所述机器人手臂安装于所述区域移动小车顶部的平台上，所述机器人手臂的手爪上安装工业相机，所述工业相机用于对待抓取物体进行拍摄，并将图像传输至后台控制器进行图像处理。

2.根据权利要求1所述的具有区域移动能力的协作机器人，其特征在于，所述机器人控制柜与后台控制器通讯连接，所述后台控制器控制所述机器人控制柜对所述机器人手臂进行操作。

3.根据权利要求1所述的具有区域移动能力的协作机器人，其特征在于，所述电池安装于所述区域移动小车的电池安装仓内。

4.根据权利要求1所述的具有区域移动能力的协作机器人，其特征在于，所述区域移动小车内还安装光学自动导引装置，所述光学自动导引装置与所述后台控制器通讯连接，所述后台控制器控制所述光学自动引导装置按规定的导引路径行驶。

5.根据权利要求1所述的具有区域移动能力的协作机器人，其特征在于，所述工业相机对待抓取物体进行拍照，并计算待抓取物体与其原始位置之间的偏差，得出偏差值，并通过所述机器人手臂进行偏差值补偿，使所述机器人手臂在后续抓取待抓取物体时的相对位置一致。

6.根据权利要求1所述的具有区域移动能力的协作机器人，其特征在于，所述区域移动小车的驱动结构为轮式驱动结构。

7.根据权利要求1所述的具有区域移动能力的协作机器人，其特征在于，所述机器人手臂上还安装有若干个力传感器，若干所述力传感器皆与后台控制器通讯连接。

8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的具有区域移动能力的协作机器人的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：

后台控制器控制所述区域移动小车行至待抓取物体处，所述机器人控制柜控制所述机器人手臂对待抓取物体进行抓取，抓取前，所述工业相机对待抓取物体进行拍照，抓取后，所述工业相机对待抓取物体再一次进行拍照，并将拍摄的照片内的成像内容进行分析，得出待抓取物体与其原始位置之间的偏差，得出偏差值，并通过所述机器人手臂进行偏差值补偿，使所述机器人手臂在后续抓取待抓取物体时的相对位置一致；最后，所述机器人手臂将待抓取物体移动至预设放置地点；当所述机器人手臂在工作过程中碰到工作人员时，所述力传感器接收到触碰信号，机器人控制柜立即控制所述机器人手臂停止工作，保证工作人员的人身安全。