CN111941427A - 一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法 - Google Patents

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郭发勇
周皞
贡越
张森雨
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Abstract

本发明公开了一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法，包括控制模块和本体；本体包括移动平台、主机械臂和从机械臂；主机械臂和从机械臂对称安装于移动平台上；控制模块包括远程操控系统、主控制系统和执行控制系统；远程操控系统通过4G/5G分别连接主控制系统和执行控制系统；主控制系统通过串口线连接执行控制系统；主控制系统控制移动平台的前进、后退和转向移动，USB口连接摄像头，电性连接测距传感器、陀螺仪、加速度传感器和电机驱动模块；执行控制系统分别控制主机械臂和从机械臂完成指定的工作任务。本发明通过移动双机械臂的相互协同工作，使得机械臂的工作效率更高，适用性更加广泛。

Description

一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法
技术领域
本发明涉及移动机械臂控制技术领域，特别是一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法。
背景技术
移动机械臂作为一种智能化机械设备，其主要功能是协助或替代人类完成一定的工作任务。因其适用性强，灵活性高，移动机械臂被广泛应用于各行各业。随着计算机科学技术的快速发展，移动机械臂的研究和应用得到了不断的完善。然而，移动机械臂的工作环境和目标任务往往是千差万别的，不同的工作环境场所需要不同结构的移动机械臂，不同的工作任务也需要不同控制功能的移动机械臂。因此，为了满足不同的工作环境和工作任务，需要设计不同结构和控制功能的移动机械臂，从而提高工作效率。目前，已有很多关于不同结构和控制功能的移动机械臂的研究和应用，各有其独特的优点，但也存在一定的不足之处。比如，单个移动机械臂在工作过程中，会出现因负载质量过大，导致单个机械臂无法抓取负载，这时就需要另外一个机械臂提供一定的帮助以共同完成工作。基于此，针对目前已有的研究基础，发明了一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法，通过移动双机械臂的相互协同工作，进一步提高移动机械臂的工作效率和适用性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有针对性的移动双机械臂的控制和其工作方法，实现移动双机械臂的高效率工作，使得运动控制更加灵活、更加精准技术的目的的移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种移动双机械臂的控制系统，包括控制模块和本体；所述本体包括移动平台、主机械臂和从机械臂；所述主机械臂和所述从机械臂对称安装于移动平台上；所述控制模块包括远程操控系统、主控制系统和执行控制系统；所述远程操控系统通过4G/5G分别连接主控制系统和执行控制系统；所述主控制系统通过串口线连接执行控制系统；所述主控制系统控制移动平台的前进、后退和转向移动，USB口连接摄像头，电性连接测距传感器、陀螺仪、加速度传感器和电机驱动模块；所述执行控制系统分别控制主机械臂和从机械臂完成指定的工作任务。
进一步地，所述移动平台下方安装有4只轮子，其中左、右前轮为驱动轮，由电机进行控制，左、右后轮为从动轮。
进一步地，所述主机械臂和所述从机械臂为完全一样的机械臂结构，其末端执行机构为仿人手指的五爪型，其底座安装于移动平台上，底座上安装有旋转结构，机械臂可从移动平台的正前方旋转至正后方，旋转角度可达180°。
进一步地，所述远程操控系统具有友好的人机交互界面，用于远程控制移动双机械臂，可设置移动双机械臂的工作模式，包括：自主工作模式和手动控制模式。
进一步地，所述主控制系统和执行控制系统均为工业级PC，且采用统一的电源管理系统。
进一步地，所述摄像头为迷你摄像头，通过USB口连接主控制系统。
进一步地，所述测距传感器、陀螺仪、加速度传感器和电机驱动模块通过电性连接主控制系统。
进一步地，所述主控制系统、执行控制系统、摄像头、测距传感器、陀螺仪、加速度传感器和电机驱动模块均安装于移动平台上。
一种移动双机械臂的控制其协同工作方法，包括如下过程：
SS00操作人员通过远程操控系统选择移动双机械臂的工作模式；
SS01若为自主工作模式，则移动双机械臂无需人为控制，摄像头将移动双机械臂的周围环境信息输入主控制系统，主控制系统对摄像头输入的视频进行图像处理以获取移动双机械臂周围环境中障碍物的分布情况，利用测距传感器获取障碍物的距离，通过控制陀螺仪、加速度传感器和电机驱动模块控制移动平台移动至合适的位置，移动平台到达合适的位置后，主控制系统发送工作指令至执行控制系统。若为手动控制模式，则摄像头将移动双机械臂的周围环境信息输入主控制系统，主控制系统再将视频发送至远程操控系统，操作人员根据视频判断移动双机械臂的周围环境中障碍物的分布情况，远程控制移动平台移动至合适的位置，移动平台到达合适的位置后，操作人员通过远程操控系统发送工作指令至执行控制系统；
SS02若为自主工作模式，执行控制系统响应主控制系统发送的工作指令，控制机械臂完成指定的工作。若为手动控制模式，执行控制系统响应远程操控系统发送的工作指令，控制机械臂完成指定的工作；
SS03当一只机械臂无法完成指定的工作时，或双机械臂同时在执行工作任务时，其中一个机械臂无法完成工作任务时。这时，执行控制系统则停止无法完成工作的那只机械臂，并协调另一只机械臂协助该机械臂共同完成指定的工作任务；
SS04移动双机械臂依次单独或协同完成指定的工作任务。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过移动双机械臂的相互协同工作，使得机械臂的工作效率更高，适用性更加广泛。
2、本发明中移动双机械臂的控制更加精准，灵活性更强。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明的一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法的结构示意图；
图2为本发明的一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法中主控制系统的外设结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
如图1和图2所示，本发明为一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法，包括控制模块1和本体2。
本体2包括移动平台201、主机械臂202和从机械臂203；主机械臂202和从机械臂203对称安装于移动平台201上；控制模块1包括远程操控系统101、主控制系统102和执行控制系统103；远程操控系统101通过4G/5G分别连接主控制系统102和执行控制系统103；主控制系统102通过串口线连接执行控制系统103；主控制系统102控制移动平台201的前进、后退和转向移动，USB口连接摄像头104，电性连接测距传感器105、陀螺仪106、加速度传感器107和电机驱动模块108；执行控制系统103分别控制主机械臂202和从机械臂203完成指定的工作任务。
一种移动双机械臂的控制系统及其协同工作方法，包括如下过程；
操作人员通过远程操控系统101选择移动双机械臂的工作模式。若选择自主工作模式，则移动双机械臂无需人为控制，按照工作任务要求自主进行工作。摄像头104将移动双机械臂的周围环境信息输入主控制系统102，主控制系统102对摄像头104输入的视频进行图像处理以获取周围环境中障碍物的分布情况，利用测距传感器105获取障碍物的距离，通过控制陀螺仪106、加速度传感器107和电机驱动模块108控制移动平台201移动至合适的位置，移动平台201到达合适的位置后，主控制系统102发送工作指令至执行控制系统103，执行控制系统103响应主控制系统102发送的工作指令，控制主机械臂202或从机械臂203或同时控制主机械臂202和从机械臂203完成指定的工作；若为手动控制模式，则摄像头104将移动双机械臂的周围环境信息输入主控制系统102，主控制系统102再将视频发送至远程操控系统101，操作人员根据视频判断移动双机械臂周围环境中障碍物的分布情况，远程控制移动平台201移动至合适的位置，移动平台201到达合适的位置后，操作人员通过远程操控系统101发送工作指令至执行控制系统103，执行控制系统103响应远程操控系统101发送的工作指令，控制主机械臂202或从机械臂203或同时控制主机械臂202和从机械臂203完成指定的工作。移动双机械臂在执行工作过程中，当一只机械臂无法完成指定的工作时，或双机械臂同时在执行工作任务时，其中一个机械臂无法完成工作任务时。这时，执行控制系统103则停止无法完成工作的那只机械臂，并协调另一只机械臂协助该机械臂共同完成指定的工作任务。至此，移动双机械臂依次单独或协同完成指定的工作任务。
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施方式”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于：包括控制模块(1)和本体(2)；所述本体(2)包括移动平台(201)、主机械臂(202)和从机械臂(203)；所述主机械臂(202)和所述从机械臂(203)对称安装于移动平台(201)上；所述控制模块(1)包括远程操控系统(101)、主控制系统(102)和执行控制系统(103)；所述远程操控系统(101)通过4G/5G分别连接主控制系统(102)和执行控制系统(103)；所述主控制系统(102)通过串口线连接执行控制系统(103)；所述主控制系统(102)控制移动平台(201)的前进、后退和转向移动，USB口连接摄像头(104)，电性连接测距传感器(105)、陀螺仪(106)、加速度传感器(107)和电机驱动模块(108)；所述执行控制系统(103)分别控制主机械臂(202)和从机械臂(203)完成指定的工作任务。
2.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述移动平台(201)下方安装有4只轮子，其中左、右前轮为驱动轮，由电机进行控制，左、右后轮为从动轮。
3.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述主机械臂(202)和所述从机械臂(203)为完全一样的机械臂结构，其末端执行机构为仿人手指的五爪型，其底座安装于移动平台上，底座上安装有旋转结构，机械臂从移动平台(201)的正前方旋转至正后方，旋转角度达180°。
4.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述远程操控系统(101)具有友好的人机交互界面，用于远程控制移动双机械臂，可设置移动双机械臂的工作模式，包括：自主工作模式和手动控制模式。
5.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述主控制系统(102)和执行控制系统(103)均为工业级PC，且采用统一的电源管理系统。
6.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述摄像头(104)为迷你摄像头，通过USB口连接主控制系统(102)。
7.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述测距传感器(105)、陀螺仪(106)、加速度传感器(107)和电机驱动模块(108)通过电性连接主控制系统(102)。
8.根据权利要求1所述的一种移动双机械臂的控制系统，其特征在于，所述主控制系统(102)、执行控制系统(103)、摄像头(104)、测距传感器(105)、陀螺仪(106)、加速度传感器(107)和电机驱动模块(108)均安装于移动平台(201)上。
9.一种移动双机械臂的控制协同工作方法，其特征在于，包括如下步骤：SS00操作人员通过远程操控系统(101)选择移动双机械臂的工作模式；
SS01若为自主工作模式，则移动双机械臂无需人为控制，摄像头(104)将移动双机械臂的周围环境信息输入主控制系统(102)，主控制系统(102)对摄像头(104)输入的视频进行图像处理以获取移动双机械臂周围环境中障碍物的分布情况，利用测距传感器(105)获取障碍物的距离，通过控制陀螺仪(106)、加速度传感器(107)和电机驱动模块(108)控制移动平台(201)移动至合适的位置，移动平台(201)到达合适的位置后，主控制系统(102)发送工作指令至执行控制系统(103)；若为手动控制模式，则摄像头(104)将移动双机械臂的周围环境信息输入主控制系统(102)，主控制系统(102)再将视频发送至远程操控系统(101)，操作人员根据视频判断移动双机械臂的周围环境中障碍物的分布情况，远程控制移动平台(201)移动至合适的位置，移动平台(201)到达合适的位置后，操作人员通过远程操控系统(101)发送工作指令至执行控制系统(103)；
SS02若为自主工作模式，执行控制系统(103)响应主控制系统(102)发送的工作指令，控制机械臂完成指定的工作；若为手动控制模式，执行控制系统(103)响应远程操控系统(101)发送的工作指令，控制机械臂完成指定的工作；
SS03当一只机械臂无法完成指定的工作时，或双机械臂同时在执行工作任务时，其中一个机械臂无法完成工作任务时，这时，执行控制系统(103)则停止无法完成工作的那只机械臂，并协调另一只机械臂协助该机械臂共同完成指定的工作任务；
SS04移动双机械臂依次单独或协同完成指定的工作任务。
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