基于边缘计算的机械臂智能控制系统、方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于工业机器人领域、智能控制领域以及边缘计算领域，公开了一种基于边缘计算的机械臂智能控制系统、方法、装置，旨在实现对机械臂低延迟、高安全性的智能控制。其中系统包括机械臂、传感器、中心云、边缘云、边缘节点；中心云设置有算法文件库；边缘云从中心云获取对应的算法文件进行算法程序配置，基于训练数据获取控制律模型、优化后的逆运动学模型；或者基于工业现场图像构建虚拟场景三维模型；边缘节点获取传感器信息并传送给边缘云进行计算；基于部署的控制律，计算机械臂的控制量。本发明专利技术以边缘云作为核心处理平台，协同中心云和设备端，实现工厂在边缘侧进行工业机械臂的低延迟、高安全性的智能控制。

【技术实现步骤摘要】
基于边缘计算的机械臂智能控制系统、方法、装置
本专利技术属于工业机器人领域、智能控制领域以及边缘计算领域，具体涉及一种基于边缘计算的机械臂智能控制系统、方法、装置。
技术介绍
工业机械臂广泛应用于自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场，是制造业不可或缺的关键设备，因此针对工业机械臂的控制技术是制造业的关键技术，也是能够提升我国制造业水平的重要技术。然而工业机械臂一般具有多个运动关节(其中以具有六自由度的最为常见)，并且具有很多难以测量的动力学参数，这就导致工业机械臂的控制系统属于强耦合的、具有高度非线性和不确定性的复杂系统。基于这个原因，传统的控制方法很难对其产生满意的控制效果，难以应用于对控制精度、速度和稳定性有较高要求的现代制造业之中。而智能控制作为控制学科的前沿研究领域，为我们提供了解决上述问题的思路和方法。智能控制是人工智能、自动控制与运筹学三大领域相结合的产物，它应用人工智能的理论与技术和运筹学的优化方法，并将其同控制理论方法与技术相结合，实现对系统的控制。智能控制的特点是不需要我们掌握控制系统的精确数学模型，通过效仿人的智能进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的机械臂智能控制系统，包括机械臂、传感器；其特征在于，该系统还包括中心云、边缘云、边缘节点；/n所述中心云设置有算法文件库；所述算法文件库包括控制律生成算法文件、图像处理算法文件、三维模型生成算法文件、轨迹规划算法文件、机械臂的逆运动学模型生成算法文件；/n所述边缘云，配置为基于配置信息从所述中心云获取对应的算法文件，并进行算法程序配置；还配置为基于训练数据对所配置的算法程序进行训练，并获取控制律模型、优化后的逆运动学模型；还配置为基于工业现场图像构建虚拟场景三维模型；/n所述边缘节点，配置为获取传感器信息并传送给所述边缘云进行计算；和/或配置为基于所述边缘云获取的控制律模...

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的机械臂智能控制系统，包括机械臂、传感器；其特征在于，该系统还包括中心云、边缘云、边缘节点；
所述中心云设置有算法文件库；所述算法文件库包括控制律生成算法文件、图像处理算法文件、三维模型生成算法文件、轨迹规划算法文件、机械臂的逆运动学模型生成算法文件；
所述边缘云，配置为基于配置信息从所述中心云获取对应的算法文件，并进行算法程序配置；还配置为基于训练数据对所配置的算法程序进行训练，并获取控制律模型、优化后的逆运动学模型；还配置为基于工业现场图像构建虚拟场景三维模型；
所述边缘节点，配置为获取传感器信息并传送给所述边缘云进行计算；和/或配置为基于所述边缘云获取的控制律模型进行部署的控制律，依据所述边缘云获取的控制指令，计算所述机械臂的控制量。


2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的机械臂智能控制系统，其特征在于，该系统还包括工作站，所述工作站配置为接收输入的操作命令并发送其至所述边缘云，以控制对应所述机械臂运动；还配置为显示所述边缘云的工作数据。


3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的机械臂智能控制系统，其特征在于，所述边缘节点包括第一边缘节点和第二边缘节点，所述第一边缘节点与所述机械臂通信连接，基于获取的控制指令，以驱动机械臂运动；
所述第二边缘节点与所述传感器通信连接，基于所述传感器采集的图像进行预处理，获取预处理图像；
所述第一边缘节点和所述第二边缘节点的数量均可为一个或者多个。


4.一种基于边缘计算的机械臂智能控制系统配置方法，其特征在于，基于权利要求1-3中任一项所述的基于边缘计算的机械臂智能控制系统，包括配置以下步骤：
基于所述机械臂和所述传感器信息，所述边缘云从所述中心云获取算法文件；所获取的算法文件包括控制律生成算法文件、图像处理算法文件、三维模型生成算法文件、轨迹规划算法文件、机械臂的逆运动学模型生成算法文件；
基于所述控制律生成算法文件配置生成控制律生成模块；
基于所述逆运动学模型生成算法文件配置生成逆运动学模型生成模块；
基于所述图像处理算法文件配置生成图像处理模块；
基于所述三维模型生成算法文件配置生成三维模型构建模块；
基于所述轨迹规划算法文件配置生成轨迹规划模块；
配置后的基于边缘计算的机械臂智能控制系统中，所述边缘云包括所述控制律生成模块、所述逆运动学模型生成模块、所述图像处理模块、所述三维模型构建模块和所述轨迹规划模块。


5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的机械臂智能控制系统配置方法，其特征在于，所述控制律生成模块用于：
A100，基于所述边缘云对所述机械臂的初始运动控制，所述传感器采集所述机械臂的关节运动数据作为第一数据，并通过所述边缘节点反馈至所述边缘云；
A200，基于所述第一数据，通过所述控制律生成算法文件，获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世超，王宇霄，熊刚，朱凤华，胡潇，胡斌，董西松，王飞跃，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11