一種雙機器人實時動態(tài)避障裝置及其避障方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于工業(yè)機器人控制領域，更具體地，涉及一種雙機器人實時動態(tài)避障裝置及其避障方法。
【背景技術】
[0002]目前，傳統(tǒng)機器人行業(yè)使用的都是單臂機器人，也就是工作位置固定，機器人末端安裝相應的工具，運動到工作位置來進行相應的搬運、裝配、焊接、打磨等工作。而隨著對加工效率的提高，一般在加工操作中都需要進行多個機器人的協(xié)同操作，而現(xiàn)有的雙工業(yè)機器人協(xié)同工作時，每個機器人都由自己的控制器獨立控制。為了防止發(fā)生碰撞，當一個單臂機器人要進入某一個共同工作區(qū)域時，必須實時發(fā)送碰撞信號到另外一臺單臂機器人進行確認，并且必須待一個機器人退出該共同工作區(qū)域后，另外一臺機器人才能進入工作，因此雙機器人協(xié)作過程中存在等待，導致其工作效率存在很大的瓶頸。
[0003]基于智能避障系統(tǒng)的雙臂機器人，可以實現(xiàn)一個機器人在搬運、裝配、焊接或者打磨工件時，另一個機器人可以在同一區(qū)域進行加工操作，不存在碰撞等候區(qū)，更好地滿足了工業(yè)生產過程的多機器人機協(xié)同工作能力。
[0004]目前現(xiàn)有技術中申請?zhí)枮?01010615758.8，公開號為CN 101512453 B，名稱為“避免工業(yè)機器人與物體之間碰撞的方法和設備”的專利文獻提供了機器人對碰撞預測的可能性，該技術的局限性體現(xiàn)在于，不能實現(xiàn)動態(tài)的避障，當預測到機器人與周圍物體發(fā)生碰撞時，僅發(fā)信號給機器人讓其停止運動，無法保證兩機器人協(xié)同工作的連續(xù)性;另外一篇申請?zhí)?01510079471.0，公開號CN 104760043 A，名稱為“一種基于智能避障系統(tǒng)的雙臂機器人控制器”，該技術解決了雙臂機器人的無碰撞運動規(guī)劃，該種避障技術的局限在于機器人必須按照預先離線編程規(guī)劃好的路徑工作，不能在實際工作過程中進行實時碰撞檢測及動態(tài)避免碰撞。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種雙機器人實時動態(tài)避障裝置及其避障方法，其目的在于減少避障過程中的機器人等待時間，實現(xiàn)實時動態(tài)避障，由此提高雙機器人的工作效率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種雙機器人實時避障裝置，其特征在于，所述避障裝置包括避障主控模塊，實現(xiàn)所述避障主控模塊與外部設備及所述機器人本體通信的通訊模塊以及輸入輸出模塊，所述避障主控模塊包括依次相連的位置檢測模塊、碰撞檢測模塊以及動態(tài)避障模塊，所述位置檢測模塊與所述雙機器人本體的電機通信，實時采集所述雙機器人本體的位置信息，所述碰撞檢測模塊接收所述位置檢測模塊發(fā)送的所述位置信息，并與所述雙機器人本體發(fā)生碰撞的安全距離進行比較，所述動態(tài)避障模塊接收所述碰撞檢測模塊的比較值進行所述雙機器人本體的避障路徑規(guī)劃并將其發(fā)送于所述雙機器人本體(9，11)的電機驅動器執(zhí)行新的避障路徑。
[0007]進一步地，所述安全距離的定義如下:對所述雙機器人本體的大臂、小臂以及手腕進行包絡體表達，所述包絡體中間由圓柱體組成，所述包絡體的兩端由球體組成，所述安全距離由所述包絡體的尺寸距離表達。
[0008]進一步地，所述避障路徑規(guī)劃的執(zhí)行可由其中之一的所述機器人本體完成或者由兩者共同完成。
[0009]進一步地，所述位置信息包括角度信息和角速度信息。
[0010]本發(fā)明還公開了一種雙機器人的實時動態(tài)避障方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0011 ] (1)獲取所述雙機器人本體的位置信息；
[0012](2)根據(jù)所述步驟(1)中獲取的位置信息來進行是否需要避障的判斷；
[0013](3)如果經過所述步驟(2)的判斷之后需要避障，則實時進行新的路徑規(guī)劃，并發(fā)送所述路徑規(guī)劃于所述機器人本體執(zhí)行。
[0014]進一步地，所述步驟(2)中的避障判斷的步驟如下:
[0015]獲取2個機器人各自的6個關節(jié)角度值。這些關節(jié)角度值，確定了每個機器人大臂13、小臂14和手腕15在空間中的位置。根據(jù)2個機器人的大臂13、小臂14和手腕15在空間中的位置，我們計算機器人1的大臂13與機器人2的大臂13的距離D1、機器人1的大臂13與機器人2的小臂14的距離D2，機器人1的大臂13與機器人2的手腕15的距離D3，機器人1的小臂14與機器人2的大臂13的距離D4，機器人1的小臂14與機器人2的小臂14的距離D5，機器人1的小臂14與機器人2的手腕15的距離D6，機器人1的手腕15與機器人2的大臂13的距離D?，機器人1的手腕15與機器人2的小臂14的距離D8，機器人1的手腕15與機器人2的手腕15的距離D9，同時計算機器人1的大臂13與機器人2的大臂13的安全距離Dsafel，機器人1的大臂13與機器人2的小臂14的安全距離Dsafe2，機器人1的大臂13與機器人2的手腕15的安全距離Dsafe3，機器人1的小臂14與機器人2的大臂13的安全距離Dsafe4，機器人1的小臂14與機器人2的小臂14的安全距離Dsafe5，機器人1的小臂14與機器人2的手腕15的安全距離Dsafe6，機器人1的手腕15與機器人2的大臂13的安全距離Dsafe7，機器人1的手腕15與機器人2的小臂14的安全距離Dsafe8，機器人1的手腕15與機器人2的手腕15的安全距離Dsafe9。安全距離等于對應的2個包絡體的半徑之和。根據(jù)Dl和033￡(31、02和033￡(32、03和033￡(33、04和033￡(34、05和033￡(35、06和033￡(36、07和Dsaf(37、D8和Dsaf(38、D9和Dsaf(39的大小判斷是否即將碰撞，再執(zhí)行相應的步驟:若
DSafe2、D3>DSafe3、D4>DSafe4、D5>DSafe5、D6>DSafe6、D7>Dsafe7、D8>DSafe8、D9>DSafe9，則2個機器人之間不會發(fā)生碰撞，2個機器人仍按照原來的軌跡運行；反之，2個機器人之間即將發(fā)生碰撞，例如D9〈 = Dsafe9，即機器人1的手腕15與機器人2的手腕15即將發(fā)生碰撞，采取動態(tài)避障策略。
[0016]總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果:
[0017]本發(fā)明提供一種具有動態(tài)避障功能的雙臂機器人控制裝置及其避障方法，能夠在2個機器人即將發(fā)生碰撞時及時規(guī)劃出新的無碰撞路徑，避免碰撞，而不是停止機器人，最大化提高了雙機器人的高效性、安全性;此裝置的優(yōu)勢在于具有前瞻性，可以提前檢測到碰撞的風險，增強了檢測到即將碰撞的機會。另外一個優(yōu)勢在于能夠實現(xiàn)動態(tài)避障;利用具有動態(tài)避障功能的該控制裝置直接控制兩臺具備6自由度的機器人，實現(xiàn)對機器人的實時動態(tài)避障；并且該避障裝置的模塊化使得其可以應用于各類安裝在同一基座下的機器人，可以涉及的加工操作過程包括打磨、裝配、噴涂、焊接等，具有非常廣泛的應用范圍。
【附圖說明】
[0018]圖1是按照本發(fā)明實現(xiàn)的動態(tài)避障裝置與雙機器人的配合安裝示意圖；
[0019]圖2是按照本發(fā)明實現(xiàn)的對機器人進行外形包絡體生成的示意圖；
[0020]圖3是按照本發(fā)明實現(xiàn)的兩個機器人進行外形簡化的示意圖；
[0021 ]圖4是按照本發(fā)明實現(xiàn)的實時動態(tài)避障裝置的整體模塊結構示意圖；
[0022]圖5是按照本發(fā)明實現(xiàn)的具有智能避障功能的機器人的控制方法流程示意圖。
[0023]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0024]1-位置檢測模塊2-碰撞檢測模塊3-動態(tài)避障模塊4-動態(tài)避障主控模塊5-通訊模塊6-輸入輸出模塊7-電機驅動器8-電機9-第一機器人本體10-電源模塊11-第二機器人本體12-1，12-2-底座13-1，13-2-機器人大臂14_1，14_2_機器人小臂15_1，15-2-機器人手腕
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特