CN113319891A - 一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，包括以下操作方法：S1：先在操作终端进行操作，通过选择模拟系统中的检测项目选择模块选择机器人检测机械臂碰撞的项目；S2：检测项目选择模块根据选择的项目类型，通过控制模块选择测试时的速度、位移和轨迹；S3：打开机器人上的红外线传感器，通过模拟碰撞模块中的碰撞检测计算单元对机器人碰撞机型模拟检测，检测结束后模拟碰撞模块会自动对碰撞的结果进行计算。本发明通过模拟预先判断机械臂是否发生碰撞，检测精度高，也避免了发生碰撞的意外，需要建立复杂的系统动力学模型，也不需要测量加速度，计算上更加高效，可以容易地用于现有系统而不需要对机械臂的结构做出改变。
Description
技术领域
本发明涉及机器人检测方法领域，尤其涉及一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法。
背景技术
21世纪以来，机器人技术被认为是对未来新兴产业发展具有重要意义的高新技术之一，国内外产业界对机器人技术研究给予极大的重视。由于机械臂的应用环境往往很复杂，提前对机械臂的运动进行仿真，能最大程度减少机械臂与环境碰撞或自身碰撞的情况发生。因此国内外学者对碰撞检测算法展开了大量研究，该类算法的主要任务是及时检测虚拟仿真环境中的物体是否发生了接触，并且能在虚拟仿真系统中提示发生接触的具体物体模型信息。由此可见，碰撞检测算法是机械臂运动仿真领域不可或缺的一个部分。
在工业机器人作业过程中，若机械臂与工件和设备之间发生接触，易导致机械臂损坏和工件表面划伤。并对工作人员的安全构成了威胁。如何避免碰撞至关重要。现有机器人作业中对于碰撞检测大多直接采用在机械臂上安装用于检测碰撞的传感器，通过传感器判断是否发生碰撞，若发生碰撞则进行紧急制动。这种方式还存在一些不足：构建较为复杂；检测精度不够高，且仍然存在发生碰撞的问题。
现有用于机械臂运动仿真中的碰撞检测算法种类较多，空间分割法和包围盒技术是现阶段应用较为广泛的算法，但是当仿真场景庞大且仿真对象较多时，构造场景的基本几何元素总数也会增加，仅使用单一的碰撞检测方法将很难同时满足检测的准确性和实时性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，包括以下操作方法：
S1：先在操作终端进行操作，通过选择模拟系统中的检测项目选择模块选择机器人检测机械臂碰撞的项目；
S2：检测项目选择模块根据选择的项目类型，通过控制模块选择测试时的速度、位移和轨迹；
S3：打开机器人上的红外线传感器，通过模拟碰撞模块中的碰撞检测计算单元对机器人碰撞机型模拟检测，检测结束后模拟碰撞模块会自动对碰撞的结果进行计算；
S4：撞检测计算单元将计算完的结果分别发送给信息储存单元和碰撞结果生成模块，信息储存模块将模拟检测的结果进行储存，碰撞结果生成模块将结果直接生成数据，可以通过操作终端进行知晓。
优选的，所述选择模拟系统包括碰撞结果生成模块、检测项目选择模块、控制模块、速度单元、位移单元和轨迹单元，所述操作终端和碰撞结果生成模块连接，所述检测项目选择模块和控制模块连接，所述控制模块分别和速度单元、位移单元和轨迹单元连接。
优选的，所述模拟碰撞模块包括碰撞检测计算单元和信息储存单元，所述机器人上安装有红外线传感器，所述碰撞检测计算单元分别与红外线传感器、碰撞结果生成模块和信息储存单元连接。
优选的，所述操作终端为电脑、平板或者手机。
优选的，所述碰撞检测计算单元将两个机器人输出为X、Y、Z轴的加速度，通过串口连接电脑，电脑里运行matlab脚本通过串口实时获取数据并做可视化显示。
优选的，所述红外线传感器的型号为BISS0001。
优选的，所述两个所述机器人分别为机器人A和机器人B，所述机器人A和机器人B的中心店分别为OA（XA,YA,ZA）和OB（XB,YB,ZB），所述两点直接的欧式距离为L=
。
本发明的有益效果为：
1，本发明通过模拟预先判断机械臂是否发生碰撞，检测精度高，也避免了发生碰撞的意外。
2，本发明需要建立复杂的系统动力学模型，也不需要测量加速度，计算上更加高效，可以容易地用于现有系统而不需要对机械臂的结构做出改变。
附图说明
图1为本发明的提出的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法中选择模拟系统和模拟碰撞模块的结构框图。
图2为本发明的提出的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法的模拟碰撞模块的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，包括以下操作方法：
S1：先在操作终端进行操作，通过选择模拟系统中的检测项目选择模块选择机器人检测机械臂碰撞的项目；
S2：检测项目选择模块根据选择的项目类型，通过控制模块选择测试时的速度、位移和轨迹；
S3：打开机器人上的红外线传感器，通过模拟碰撞模块中的碰撞检测计算单元对机器人碰撞机型模拟检测，检测结束后模拟碰撞模块会自动对碰撞的结果进行计算；
S4：撞检测计算单元将计算完的结果分别发送给信息储存单元和碰撞结果生成模块，信息储存模块将模拟检测的结果进行储存，碰撞结果生成模块将结果直接生成数据，可以通过操作终端进行知晓。
选择模拟系统包括碰撞结果生成模块、检测项目选择模块、控制模块、速度单元、位移单元和轨迹单元，所述操作终端和碰撞结果生成模块连接，所述检测项目选择模块和控制模块连接，所述控制模块分别和速度单元、位移单元和轨迹单元连接，模拟碰撞模块包括碰撞检测计算单元和信息储存单元，所述机器人上安装有红外线传感器，所述碰撞检测计算单元分别与红外线传感器、碰撞结果生成模块和信息储存单元连接，操作终端为电脑、平板或者手机，碰撞检测计算单元将两个机器人输出为X、Y、Z轴的加速度，通过串口连接电脑，电脑里运行matlab脚本通过串口实时获取数据并做可视化显示，红外线传感器的型号为BISS0001，两个所述机器人分别为机器人A和机器人B，所述机器人A和机器人B的中心店分别为OA（XA,YA,ZA）和OB（XB,YB,ZB），所述两点直接的欧式距离为L=
。
工作原理：先在操作终端进行操作，通过选择模拟系统中的检测项目选择模块选择机器人检测机械臂碰撞的项目，检测项目选择模块根据选择的项目类型，通过控制模块选择测试时的速度、位移和轨迹，打开机器人上的红外线传感器，通过模拟碰撞模块中的碰撞检测计算单元对机器人碰撞机型模拟检测，检测结束后模拟碰撞模块会自动对碰撞的结果进行计算，撞检测计算单元将计算完的结果分别发送给信息储存单元和碰撞结果生成模块，信息储存模块将模拟检测的结果进行储存，碰撞结果生成模块将结果直接生成数据，可以通过操作终端进行知晓。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，包括以下操作方法：
S1：先在操作终端进行操作，通过选择模拟系统中的检测项目选择模块选择机器人检测机械臂碰撞的项目；
S2：检测项目选择模块根据选择的项目类型，通过控制模块选择测试时的速度、位移和轨迹；
S3：打开机器人上的红外线传感器，通过模拟碰撞模块中的碰撞检测计算单元对机器人碰撞机型模拟检测，检测结束后模拟碰撞模块会自动对碰撞的结果进行计算；
S4：撞检测计算单元将计算完的结果分别发送给信息储存单元和碰撞结果生成模块，信息储存模块将模拟检测的结果进行储存，碰撞结果生成模块将结果直接生成数据，可以通过操作终端进行知晓。
2.根据权利要求1所述的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，所述选择模拟系统包括碰撞结果生成模块、检测项目选择模块、控制模块、速度单元、位移单元和轨迹单元，所述操作终端和碰撞结果生成模块连接，所述检测项目选择模块和控制模块连接，所述控制模块分别和速度单元、位移单元和轨迹单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，所述模拟碰撞模块包括碰撞检测计算单元和信息储存单元，所述机器人上安装有红外线传感器，所述碰撞检测计算单元分别与红外线传感器、碰撞结果生成模块和信息储存单元连接。
4.根据权利要求2所述的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，所述操作终端为电脑、平板或者手机。
5.根据权利要求3所述的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，所述碰撞检测计算单元将两个机器人输出为X、Y、Z轴的加速度，通过串口连接电脑，电脑里运行matlab脚本通过串口实时获取数据并做可视化显示。
6.根据权利要求3所述的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，所述红外线传感器的型号为BISS0001。
7.根据权利要求1所述的一种低延迟机器人检测机械臂碰撞的方法，其特征在于，所述机器人分别为机器人A和机器人B，所述机器人A和机器人B的中心店分别为OA（XA,YA,ZA）和OB（XB,YB,ZB），两点直接的欧式距离为L=
。
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|---|---|
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103722565A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-16 | 哈尔滨工业大学 | 仿人机器人自碰撞监控系统及监控方法 |
| CN104842356A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-19 | 电子科技大学 | 一种基于分布式计算与机器视觉的多码垛机器人示教方法 |
| CN106625662A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-10 | 南京理工大学 | 一种基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法 |
| CN107803831A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-16 | 杭州新松机器人自动化有限公司 | 一种aoaae层次包围盒碰撞检测方法 |
| CN207432246U (zh) * | 2017-09-27 | 2018-06-01 | 杭州新松机器人自动化有限公司 | 一种机械臂碰撞检测系统 |
| US20190061155A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | Omron Corporation | Robot control device, robot system, robot control method, and robot control program |
| CN110340890A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-18 | 北京控制工程研究所 | 一种空间机械臂全局无碰轨迹规划系统 |
| CN110625612A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-31 | 南京理工大学 | 基于ros的可视化带电作业机器人碰撞检测方法 |
| CN110696000A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-01-17 | 河北工业大学 | 一种机械臂试探感知的避障方法 |
| CN111469129A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-31 | 苏州新传品智能科技有限公司 | 一种基于双机械臂的船体外板曲面成形无碰撞运动规划方法 |
| KR20200107461A (ko) * | 2019-03-08 | 2020-09-16 | (주)아이로텍 | 로봇의 장애물 충돌 회피를 위한 경로 안내툴 표시 방법 및 이를 이용한 충돌 회피 시뮬레이션 시스템 |
-
2021
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103722565A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-16 | 哈尔滨工业大学 | 仿人机器人自碰撞监控系统及监控方法 |
| CN104842356A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-19 | 电子科技大学 | 一种基于分布式计算与机器视觉的多码垛机器人示教方法 |
| CN106625662A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-10 | 南京理工大学 | 一种基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法 |
| US20190061155A1 (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | Omron Corporation | Robot control device, robot system, robot control method, and robot control program |
| CN107803831A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-16 | 杭州新松机器人自动化有限公司 | 一种aoaae层次包围盒碰撞检测方法 |
| CN207432246U (zh) * | 2017-09-27 | 2018-06-01 | 杭州新松机器人自动化有限公司 | 一种机械臂碰撞检测系统 |
| KR20200107461A (ko) * | 2019-03-08 | 2020-09-16 | (주)아이로텍 | 로봇의 장애물 충돌 회피를 위한 경로 안내툴 표시 방법 및 이를 이용한 충돌 회피 시뮬레이션 시스템 |
| CN110340890A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-18 | 北京控制工程研究所 | 一种空间机械臂全局无碰轨迹规划系统 |
| CN110625612A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-31 | 南京理工大学 | 基于ros的可视化带电作业机器人碰撞检测方法 |
| CN110696000A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-01-17 | 河北工业大学 | 一种机械臂试探感知的避障方法 |
| CN111469129A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-31 | 苏州新传品智能科技有限公司 | 一种基于双机械臂的船体外板曲面成形无碰撞运动规划方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HE BIN，LU CHAO，WANG ZHIPENG，SHEN RUNJIE等: "Design of Robot Safe Working Strategy Based on Laser Sensor", 《IEEE》 * |
| 王新达，韩宝玲等: "一种多关节机械臂运动过程中的碰撞检测方法", 《科学技术与工程》 * |
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