CN113799143B - 一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置 - Google Patents

一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置，属于机器人安全控制技术领域，所述方法包括：获取各个机器人的第一位置坐标信息及第一运动信息；获得作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息；获得末端坐标位置及末端作业运动信息；基于相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息、第一运动信息、末端坐标位置及末端作业运动信息获得第一预测相对距离、第二预测相对距离；进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；基于碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制。在本发明中，可以实现多机器人协同工作时，相邻两个机器人的作业安全控制。

Description

一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置
技术领域
本发明涉及机器人安全控制技术领域，尤其涉及一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置。
背景技术
在工业智能化的快速发展下，在传统的制造工业上逐渐引进先进的机器人来实现人工代替，因为技术的发展以及工作的需求，在同一工作区域内同时存在多个移动机器人相互协同进行作业，此时如何保证这些移动机器人在协同作业时的作业安全性，在现有技术上大部分使用视觉传感器或者距离传感器来实现，但是由于视觉传感器和距离传感器无法提前移动机器人的运动趋势等信息，无法提前实现相邻机器人之间的安全控制，还是可能导致多机器人在协同作业时的作业风险问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置，可以实现多机器人协同工作时，相邻两个机器人的作业安全控制。
为了解决上述技术问题，本发明实施方式提供了一种多机器人在工作区域内的安全协作方法，所述方法包括：
获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，其中，所述第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息；
获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，其中，所述第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息；
将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，其中，所述末端作业运动信息包括末端运动速度信息、末端运动方向信息；
基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离；
基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制。
可选的，所述获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，包括：
以所述工作区域建立三维坐标系，获取各个机器人在工作区域内的三维坐标系中的第一位置坐标信息；
基于所述各个机器人内置的控制器获得各个机器人对应的第一运动信息。
可选的，所述获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，包括：
以各个机器人为原点建立机器人三维坐标系，基于所述作业机械臂在作业时关节运动数据，获得各个机器人在作业时的所述作业机械臂以对应的机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息。
可选的，所述将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，包括：
将所述作业机械臂的第二坐标位置和所述第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及所述第一运动信息进行坐标运算处理，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息。
可选的，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：
基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离；
基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
可选的，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离，包括：
基于相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息和所述第一运动信息中的第一运动速度信息、第一运动方向信息进行下一时刻的相邻两个机器人之间的位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息；
利用相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离。
可选的，所述基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：
基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端位置坐标信息和所述末端作业运动信息中的末端运动速度信息、末端运动方向信息进行下一时刻的相邻作业机械臂之间的末端位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息；
利用相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
可选的，所述基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果，包括：
根据相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息进行距离计算，获得第一相对距离，及根据相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算，获得第二相对距离；
基于第一相对距离和所述第一预测相对距离获得相对第一运动趋势，及基于第二相对距离和所述第二预测相对距离获得相对第二运动趋势；
根据所述第一运动趋势和所述第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果。
可选的，所述基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制，包括：
基于所述碰撞预测风险结果制定相邻两个机器人之间的协作控制指令；
基于所述协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制。
另外，本发明实施方式还提供了一种多机器人在工作区域内的安全协作装置，所述装置包括：
第一获取模块：用于获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，其中，所述第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息；
第二获取模块：用于获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，其中，所述第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息；
代入模块：用于将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，其中，所述末端作业运动信息包括末端运动速度信息、末端运动方向信息；
计算模块：用于基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离；
碰撞风险预测模块：用于基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
安全协作控制模块：用于基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制。
在本发明中，在多机器人之间协同作业时，需要考虑相邻两个机器人之间的位置、运动速度及运动方向等是否可能发生相互碰撞的风险；从而根据相邻两个机器人之间的预测相对距离实现碰撞风险预测，从而实现对多机器人协同作业的安全响应控制，并且可以有效的实现安全风险控制，避免相邻机器人之间的碰撞风险，提升了多机器人协同作业的安全性及灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的多机器人在工作区域内的安全协作方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的多机器人在工作区域内的安全协作装置的结构组成示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例中的多机器人在工作区域内的安全协作方法的流程示意图。
如图1所示，一种多机器人在工作区域内的安全协作方法，所述方法包括：
S11：获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，其中，所述第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息及第一运动轨迹信息；
在本发明具体实施过程中，所述获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，包括：以所述工作区域建立三维坐标系，获取各个机器人在工作区域内的三维坐标系中的第一位置坐标信息；基于所述各个机器人内置的控制器获得各个机器人对应的第一运动信息，所述运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息及第一运动轨迹信息。
具体的，确定多机器人（该多机器人为可移动的多个机器人）协同作业的工作区域，并且以该工作区域来建立一个三维坐标系，然后可以通过视觉定位的方式，或者在协同工作区域内设置相应的定位传感器的方式对在该区域内的多机器人进行定位，并通过该定位来获得各个机器人在工作区域内的三维坐标系中的第一位置坐标信息；然后，通过调取多机器人内置的控制器中的控制信息来获得各个机器人对应的第一运动信息，其中，该第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息及第一运动轨迹信息。
S12：获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，其中，所述第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息及第二运动轨迹信息；
在本发明具体实施过程中，所述获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，包括：以各个机器人为原点建立机器人三维坐标系，基于所述作业机械臂在作业时关节运动数据，获得各个机器人在作业时的所述作业机械臂以对应的机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息。
具体的，需要以各个机器人为原点，建立起另一三维坐标系，然后再以各个机器人的作业机械臂在作业时关节运动的参数及相关数据结合到该三维坐标系上，即可获得各个机器人在作业时的作业机械臂以对应的机器人为原点的第二坐标位置；同时根据作业机械臂在作业时关节运动的参数及相关数据即可得到其对应的第二运动信息，其中，该第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息及第二运动轨迹信息；在本步骤中采用这种方式对作业机械臂进行坐标标定及定位，可以解决在利用视觉定位或者传感器定位在工作区域内对作业机械臂进行坐标定位时可能产生的偏差；采用本发明中的方法对作业机械臂进行坐标定位，可以实现更高精度的坐标定位处理，更有利于都行的安全协作控制。
S13：将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，其中，所述末端作业运动信息包括末端运动速度信息、末端运动方向信息及末端运动轨迹信息；
在本发明具体实施过程中，所述将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，包括：将所述作业机械臂的第二坐标位置和所述第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及所述第一运动信息进行坐标运算处理，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息。
具体的，由于作业机械臂中的第二坐标位置和第二运动信息与该作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息之间存在相关性，即可通过将第二坐标位置和第二运动信息代入其对应的机器人的第一位置坐标信息及第一运动信息进行坐标运算处理，即可得到作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息。
S14：基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离；
在本发明具体实施过程中，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离；基于相邻两个机器人之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
进一步的，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离，包括：基于相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息和所述第一运动信息中的第一运动速度信息、第一运动方向信息进行下一时刻的相邻两个机器人之间的位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息；利用相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离。
进一步的，所述基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端位置坐标信息和所述末端作业运动信息中的末端运动速度信息、末端运动方向信息进行下一时刻的相邻作业机械臂之间的末端位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息；利用相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
具体的，通过相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息和对应的第一运动信息，即可进行下一时刻的相对距离预测计算处理，即可得到相邻两个机器人之间的第一预测相对距离；通过相邻两个机器人之间的末端坐标位置及末端作业运动信息即可进行下一时刻的相对距离预测计算处理，从而获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
即，首先是可以确定相邻两个机器人之间的第一坐标位置信息，然后在确定相邻两个机器人的第一运行信息后，即可预测下一时刻相邻两个机器人的坐标位置信息，在第一运动信息中包含有第一运动速度信息、第一运动方向信息，即通过获得下一时刻的时间t，第一运动速度信息v，即可知道该机器人在单位时间内运动的距离，根据第一运动方向信息，即可得到其在该放向上在单位时间内运动的距离，在知道第一坐标位置信息情况下，即可带入计算出相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息；然后利用相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离。
同理，可以根据相邻两个机器人的作业机械臂之间的末端位置坐标信息和末端作业运动信息中的末端运动速度信息、末端运动方向信息计算出相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息，然后利用相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
S15：基于所述第一实时等效距离、所述第二实时等效距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果，包括：根据相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息进行距离计算，获得第一相对距离，及根据相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算，获得第二相对距离；基于第一相对距离和所述第一预测相对距离获得相对第一运动趋势，及基于第二相对距离和所述第二预测相对距离获得相对第二运动趋势；根据所述第一运动趋势和所述第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果。
具体的，通过根据相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息进行距离计算得到第一相对距离，及通过相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算得到第二相对距离；然后通过比较第一相对距离和第一预测相对距离的大小，得到第一运动趋势，即第一相对距离比第一预测相对距离大时，则可以认为相对第一运动趋势为相背运动趋势；在第一相对距离比第一预测相对距离小时，则可以认为相对第一运动趋势为相向运动趋势；在第一相对距离与第一预测相对距离相等，则可以认为相对第一运动趋势为保持运动趋势；同理，即可得到第二相对距离和第二预测相对距离之间的相对第二运动趋势。
然后根据第一运动趋势和第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，具体是先判断第一预测相对距离是否在大于等于预设安全距离、判断第二预测相对距离大于等于预设安全距离；在第一预测相对距离大于等于预设安全距离情况下，第一运动趋势为相背运动趋势或保持运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，第一运动趋势为相向运动趋势，则碰撞预测风险为较为危险；在第一预测相对距离小于预设安全距离情况下，在第一运动趋势为相背运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，在第一运动趋势为保持运动趋势时，则碰撞预测风险为较为危险；在第一运动趋势为相向运动趋势时，则碰撞预测风险为非常危险；同理根据第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，即可得到碰撞预测风险结果。
S16：基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制。
在本发明具体实施过程中，所述基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制，包括：基于所述碰撞预测风险结果制定相邻两个机器人之间的协作控制指令；基于所述协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制。
具体的，即可根据该碰撞预测风险结果制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令；并且根据该协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制；比如，在碰撞预测风险结果为安全的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为保持现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为危险的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为减小现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为非常危险情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为立即停止运动的指令。
在本发明实施例中，在多机器人之间协同作业时，需要考虑相邻两个机器人之间的位置、运动速度及运动方向等是否可能发生相互碰撞的风险；从而根据相邻两个机器人之间的预测相对距离实现碰撞风险预测，从而实现对多机器人协同作业的安全响应控制，并且可以有效的实现安全风险控制，避免相邻机器人之间的碰撞风险，提升了多机器人协同作业的安全性及灵活性。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例中的多机器人在工作区域内的安全协作装置的结构组成示意图。
如图2所示，一种多机器人在工作区域内的安全协作装置，所述装置包括：
第一获取模块21：用于获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，其中，所述第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息；
在本发明具体实施过程中，所述获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，包括：以所述工作区域建立三维坐标系，获取各个机器人在工作区域内的三维坐标系中的第一位置坐标信息；基于所述各个机器人内置的控制器获得各个机器人对应的第一运动信息，所述运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息及第一运动轨迹信息。
具体的，确定多机器人（该多机器人为可移动的多个机器人）协同作业的工作区域，并且以该工作区域来建立一个三维坐标系，然后可以通过视觉定位的方式，或者在协同工作区域内设置相应的定位传感器的方式对在该区域内的多机器人进行定位，并通过该定位来获得各个机器人在工作区域内的三维坐标系中的第一位置坐标信息；然后，通过调取多机器人内置的控制器中的控制信息来获得各个机器人对应的第一运动信息，其中，该第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息及第一运动轨迹信息。
第二获取模块22：用于获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，其中，所述第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息；
在本发明具体实施过程中，所述获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，包括：以各个机器人为原点建立机器人三维坐标系，基于所述作业机械臂在作业时关节运动数据，获得各个机器人在作业时的所述作业机械臂以对应的机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息。
具体的，需要以各个机器人为原点，建立起另一三维坐标系，然后再以各个机器人的作业机械臂在作业时关节运动的参数及相关数据结合到该三维坐标系上，即可获得各个机器人在作业时的作业机械臂以对应的机器人为原点的第二坐标位置；同时根据作业机械臂在作业时关节运动的参数及相关数据即可得到其对应的第二运动信息，其中，该第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息及第二运动轨迹信息；在本步骤中采用这种方式对作业机械臂进行坐标标定及定位，可以解决在利用视觉定位或者传感器定位在工作区域内对作业机械臂进行坐标定位时可能产生的偏差；采用本发明中的方法对作业机械臂进行坐标定位，可以实现更高精度的坐标定位处理，更有利于都行的安全协作控制。
代入模块23：用于将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，其中，所述末端作业运动信息包括末端运动速度信息、末端运动方向信息；
在本发明具体实施过程中，所述将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，包括：将所述作业机械臂的第二坐标位置和所述第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及所述第一运动信息进行坐标运算处理，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息。
具体的，由于作业机械臂中的第二坐标位置和第二运动信息与该作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息之间存在相关性，即可通过将第二坐标位置和第二运动信息代入其对应的机器人的第一位置坐标信息及第一运动信息进行坐标运算处理，即可得到作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息。
计算模块24：用于基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离；
在本发明具体实施过程中，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离；基于相邻两个机器人之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
进一步的，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离，包括：基于相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息和所述第一运动信息中的第一运动速度信息、第一运动方向信息进行下一时刻的相邻两个机器人之间的位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息；利用相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离。
进一步的，所述基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端位置坐标信息和所述末端作业运动信息中的末端运动速度信息、末端运动方向信息进行下一时刻的相邻作业机械臂之间的末端位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息；利用相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
具体的，通过相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息和对应的第一运动信息，即可进行下一时刻的相对距离预测计算处理，即可得到相邻两个机器人之间的第一预测相对距离；通过相邻两个机器人之间的末端坐标位置及末端作业运动信息即可进行下一时刻的相对距离预测计算处理，从而获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
即，首先是可以确定相邻两个机器人之间的第一坐标位置信息，然后在确定相邻两个机器人的第一运行信息后，即可预测下一时刻相邻两个机器人的坐标位置信息，在第一运动信息中包含有第一运动速度信息、第一运动方向信息，即通过获得下一时刻的时间t，第一运动速度信息v，即可知道该机器人在单位时间内运动的距离，根据第一运动方向信息，即可得到其在该放向上在单位时间内运动的距离，在知道第一坐标位置信息情况下，即可带入计算出相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息；然后利用相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离。
同理，可以根据相邻两个机器人的作业机械臂之间的末端位置坐标信息和末端作业运动信息中的末端运动速度信息、末端运动方向信息计算出相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息，然后利用相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
碰撞风险预测模块25：用于基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果，包括：根据相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息进行距离计算，获得第一相对距离，及根据相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算，获得第二相对距离；基于第一相对距离和所述第一预测相对距离获得相对第一运动趋势，及基于第二相对距离和所述第二预测相对距离获得相对第二运动趋势；根据所述第一运动趋势和所述第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果。
具体的，通过根据相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息进行距离计算得到第一相对距离，及通过相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算得到第二相对距离；然后通过比较第一相对距离和第一预测相对距离的大小，得到第一运动趋势，即第一相对距离比第一预测相对距离大时，则可以认为相对第一运动趋势为相背运动趋势；在第一相对距离比第一预测相对距离小时，则可以认为相对第一运动趋势为相向运动趋势；在第一相对距离与第一预测相对距离相等，则可以认为相对第一运动趋势为保持运动趋势；同理，即可得到第二相对距离和第二预测相对距离之间的相对第二运动趋势。
然后根据第一运动趋势和第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，具体是先判断第一预测相对距离是否在大于等于预设安全距离、判断第二预测相对距离大于等于预设安全距离；在第一预测相对距离大于等于预设安全距离情况下，第一运动趋势为相背运动趋势或保持运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，第一运动趋势为相向运动趋势，则碰撞预测风险为较为危险；在第一预测相对距离小于预设安全距离情况下，在第一运动趋势为相背运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，在第一运动趋势为保持运动趋势时，则碰撞预测风险为较为危险；在第一运动趋势为相向运动趋势时，则碰撞预测风险为非常危险；同理根据第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，即可得到碰撞预测风险结果。
安全协作控制模块26：用于基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制。
在本发明具体实施过程中，所述基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制，包括：基于所述碰撞预测风险结果制定相邻两个机器人之间的协作控制指令；基于所述协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制。
具体的，即可根据该碰撞预测风险结果制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令；并且根据该协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制；比如，在碰撞预测风险结果为安全的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为保持现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为危险的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为减小现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为非常危险情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为立即停止运动的指令。
在本发明实施例中，在多机器人之间协同作业时，需要考虑相邻两个机器人之间的位置、运动速度及运动方向等是否可能发生相互碰撞的风险；从而根据相邻两个机器人之间的预测相对距离实现碰撞风险预测，从而实现对多机器人协同作业的安全响应控制，并且可以有效的实现安全风险控制，避免相邻机器人之间的碰撞风险，提升了多机器人协同作业的安全性及灵活性。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，ReadOnly Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种多机器人在工作区域内的安全协作方法及装置进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种多机器人在工作区域内的安全协作方法，其特征在于，所述方法包括：
获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，其中，所述第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息；
获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，其中，所述第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息；
将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，其中，所述末端作业运动信息包括末端运动速度信息、末端运动方向信息；
基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离；
基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制；
所述基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果，包括：
根据相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息进行距离计算，获得第一相对距离，及根据相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算，获得第二相对距离；基于第一相对距离和所述第一预测相对距离获得相对第一运动趋势，及基于第二相对距离和所述第二预测相对距离获得相对第二运动趋势；根据所述第一运动趋势和所述第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
先判断第一预测相对距离是否在大于等于预设安全距离、判断第二预测相对距离大于等于预设安全距离；在第一预测相对距离大于等于预设安全距离情况下，第一运动趋势为相背运动趋势或保持运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，第一运动趋势为相向运动趋势，则碰撞预测风险为较为危险；在第一预测相对距离小于预设安全距离情况下，在第一运动趋势为相背运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，在第一运动趋势为保持运动趋势时，则碰撞预测风险为较为危险；在第一运动趋势为相向运动趋势时，则碰撞预测风险为非常危险；同理根据第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，即可得到碰撞预测风险结果；
所述基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制，包括：
基于所述碰撞预测风险结果制定相邻两个机器人之间的协作控制指令；基于所述协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制；
在碰撞预测风险结果为安全的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为保持现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为危险的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为减小现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为非常危险情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为立即停止运动的指令。
2.根据权利要求1所述的安全协作方法，其特征在于，所述获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，包括：
以所述工作区域建立三维坐标系，获取各个机器人在工作区域内的三维坐标系中的第一位置坐标信息；
基于所述各个机器人内置的控制器获得各个机器人对应的第一运动信息。
3.根据权利要求1所述的安全协作方法，其特征在于，所述获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，包括：
以各个机器人为原点建立机器人三维坐标系，基于所述作业机械臂在作业时关节运动数据，获得各个机器人在作业时的所述作业机械臂以对应的机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息。
4.根据权利要求1所述的安全协作方法，其特征在于，所述将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，包括：
将所述作业机械臂的第二坐标位置和所述第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及所述第一运动信息进行坐标运算处理，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息。
5.根据权利要求1所述的安全协作方法，其特征在于，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：
基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离；
基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
6.根据权利要求5所述的安全协作方法，其特征在于，所述基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离，包括：
基于相邻两个机器人之间的第一位置坐标信息和所述第一运动信息中的第一运动速度信息、第一运动方向信息进行下一时刻的相邻两个机器人之间的位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息；
利用相邻两个机器人之间的下一时刻的预测位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离。
7.根据权利要求5所述的安全协作方法，其特征在于，所述基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端坐标位置及末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离，包括：
基于相邻两个机器人的作业机械臂之间的所述末端位置坐标信息和所述末端作业运动信息中的末端运动速度信息、末端运动方向信息进行下一时刻的相邻作业机械臂之间的末端位置坐标信息预测计算处理，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息；
利用相邻两个机器人的作业机械臂之间的下一时刻的预测末端位置坐标信息进行预测相对距离计算，获得相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离。
8.一种多机器人在工作区域内的安全协作装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块：用于获取各个机器人在工作区域内的第一位置坐标信息及第一运动信息，其中，所述第一运动信息包括第一运动速度信息、第一运动方向信息；
第二获取模块：用于获得各个机器人在作业时的作业机械臂以机器人为原点的第二坐标位置及第二运动信息，其中，所述第二运动信息包括第二运动速度信息、第二运动方向信息；
代入模块：用于将所述作业机械臂的第二坐标位置和第二运动信息代入所述作业机械臂对应的机器人的所述第一位置坐标信息及第一运动信息，获得作业机械臂的末端在工作区域内的末端坐标位置及末端作业运动信息，其中，所述末端作业运动信息包括末端运动速度信息、末端运动方向信息；
计算模块：用于基于相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息、所述第一运动信息、所述末端坐标位置及所述末端作业运动信息进行下一时刻的相对距离预测计算处理，获得相邻两个机器人之间的第一预测相对距离、相邻两个机器人的作业机械臂之间的第二预测相对距离；
碰撞风险预测模块：用于基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
安全协作控制模块：用于基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制；
所述基于所述第一预测相对距离、所述第二预测相对距离进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果，包括：
根据相邻两个机器人之间的所述第一位置坐标信息进行距离计算，获得第一相对距离，及根据相邻两个机器人的机械臂之间末端坐标位置进行距离计算，获得第二相对距离；基于第一相对距离和所述第一预测相对距离获得相对第一运动趋势，及基于第二相对距离和所述第二预测相对距离获得相对第二运动趋势；根据所述第一运动趋势和所述第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，获得碰撞预测风险结果；
先判断第一预测相对距离是否在大于等于预设安全距离、判断第二预测相对距离大于等于预设安全距离；在第一预测相对距离大于等于预设安全距离情况下，第一运动趋势为相背运动趋势或保持运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，第一运动趋势为相向运动趋势，则碰撞预测风险为较为危险；在第一预测相对距离小于预设安全距离情况下，在第一运动趋势为相背运动趋势时，则碰撞预测风险为安全，在第一运动趋势为保持运动趋势时，则碰撞预测风险为较为危险；在第一运动趋势为相向运动趋势时，则碰撞预测风险为非常危险；同理根据第二运动趋势进行安全协作的碰撞风险预测处理，即可得到碰撞预测风险结果；
所述基于所述碰撞预测风险结果制定对应的协作控制指令进行多机器人安全协作控制，包括：
基于所述碰撞预测风险结果制定相邻两个机器人之间的协作控制指令；基于所述协作控制指令对相邻两个机器人的进行安全协作控制；
在碰撞预测风险结果为安全的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为保持现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为危险的情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为减小现有运动速度按照预设路径进行运动的指令；在碰撞预测风险结果为较为非常危险情况下，制定用于控制相邻两个机器人之间的协作控制指令为立即停止运动的指令。
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