人机协作机器人安全防护系统及安全防护方法技术方案

本发明专利技术提供了一种人机协作机器人安全防护系统及安全防护方法，包括光学运动捕捉相机、主控制器及机器人，光学运动捕捉相机获取机器人的位置及周围障碍物的位置，并发送至光学运动捕捉相机坐标系模块；光学运动捕捉相机坐标系模块根据机器人的位置，计算机器人在光学运动捕捉相机坐标系下的三维坐标，形成第一坐标，以及光学运动捕捉相机坐标系模块根据周围障碍物的位置，计算周围障碍物在光学运动捕捉相机坐标系下的三维坐标，形成第二坐标；光学运动捕捉相机坐标系模块将第一坐标和第二坐标发送至主控制器；主控制器根据第一坐标和第二坐标，计算当前时刻机器人与周围障碍物的最短距离，并根据最短距离，控制机器人的运行速度。

【技术实现步骤摘要】
人机协作机器人安全防护系统及安全防护方法
本专利技术涉及智能制造
，特别涉及一种人机协作机器人安全防护系统及安全防护方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，制造业的自动化和智能化生产程度不断提高，越来越多的工厂选择使用机器人来协助生产。在生产过程中，许多时候是人机协作来实现装配、焊接等工序，在人机协作的过程中，机械臂与人碰撞使人受伤的情况时有发生。因此，解决人与机器人在同一工作空间工作的安全问题具有重大意义。目前常用的安全防护方法有在机械臂周围加装栅栏、工人穿防护器具等，但这些方法都不能从根本上解决人机协作的安全问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种人机协作机器人安全防护系统及安全防护方法，以解决现有的人机协作不智能且不可靠的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种人机协作机器人安全防护系统，所述人机协作机器人安全防护系统包括光学运动捕捉相机、主控制器及机器人，其中：所述光学运动捕捉相机包括光学运动捕捉相机坐标系模块，所述光学运动捕捉相机获取所述机器人的位置及周围障碍物的位置，并发送至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人机协作机器人安全防护系统，其特征在于，所述人机协作机器人安全防护系统包括光学运动捕捉相机、主控制器及机器人，其中：/n所述光学运动捕捉相机包括光学运动捕捉相机坐标系模块，所述光学运动捕捉相机获取所述机器人的位置及周围障碍物的位置，并发送至所述光学运动捕捉相机坐标系模块；/n所述光学运动捕捉相机坐标系模块根据所述机器人的位置，计算所述机器人在所述光学运动捕捉相机坐标系下的三维坐标，形成第一坐标，以及/n所述光学运动捕捉相机坐标系模块根据所述周围障碍物的位置，计算所述周围障碍物在所述光学运动捕捉相机坐标系下的三维坐标，形成第二坐标；/n所述光学运动捕捉相机坐标系模块将所述第一坐标和所述第...

【技术特征摘要】
1.一种人机协作机器人安全防护系统，其特征在于，所述人机协作机器人安全防护系统包括光学运动捕捉相机、主控制器及机器人，其中：
所述光学运动捕捉相机包括光学运动捕捉相机坐标系模块，所述光学运动捕捉相机获取所述机器人的位置及周围障碍物的位置，并发送至所述光学运动捕捉相机坐标系模块；
所述光学运动捕捉相机坐标系模块根据所述机器人的位置，计算所述机器人在所述光学运动捕捉相机坐标系下的三维坐标，形成第一坐标，以及
所述光学运动捕捉相机坐标系模块根据所述周围障碍物的位置，计算所述周围障碍物在所述光学运动捕捉相机坐标系下的三维坐标，形成第二坐标；
所述光学运动捕捉相机坐标系模块将所述第一坐标和所述第二坐标发送至所述主控制器；
所述主控制器根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算当前时刻所述机器人与所述周围障碍物的最短距离，并根据所述最短距离，控制机器人的运行速度。


2.如权利要求1所述的人机协作机器人安全防护系统，其特征在于，所述光学运动捕捉相机包括红外线摄像机，所述红外线摄影机的帧速率大于100Hz，所述红外线摄影机的分辨率大于640*480，所述红外线摄影机设置USB接口，所述USB接口用于输出预处理图像及灰度图像。


3.如权利要求1所述的人机协作机器人安全防护系统，其特征在于，所述光学运动捕捉相机的数量为6～24台。


4.一种基于权利要求1所述的人机协作机器人安全防护系统的人机协作机器人安全防护方法，其特征在于，所述人机协作机器人安全防护方法包括：
将所述光学运动捕捉相机固定并放置于所述机器人及所述周围障碍物所在的场地中；
对所述光学运动捕捉相机进行标定，得到所述光学运动捕捉相机坐标系与世界坐标系之间的坐标变换矩阵；
在所述周围障碍物的表面及所述机器人的表面分别设置若干个光学标记点，根据所述光学标记点获取所述第一坐标和所述第二坐标；
利用所述坐标变换矩阵，将所述第一坐标和所述第二坐标转换为世界坐标系下的坐标。


5.如权利要求4所述的人机协作机器人安全防护方法，其特征在于，所述人机协作机器人安全防护方法还包括：
设置6台所述光学运动捕捉相机分别固定于6个三脚架上，将6个所述三脚架均匀布置于以被捕捉对象为圆心，半径为5～10米的圆周上；或者
设置4台所述光学运动捕捉相机分别固定于4个三脚架顶部，设置另外4台所述光学运动捕捉相机分别固定于另外4个三脚架中部，将8个所述三脚架均匀布置于以被捕捉对象为圆心，半径为5～10米的圆周上；或者
设置6台所述光学运动捕捉相机分别固定于6个三脚架顶部，设置另外6台所述光学运动捕捉相机分别固定于另外6个三脚架中部，将12个所述三脚架均匀布置于以被捕捉对象为圆心，半径为5～10米的圆周上；或者
设置一矩形桁架，使4台所述光学运动捕捉相机分别固定于所述矩形桁架的顶端，使另外4台所述光学运动捕捉相机分别固定于所述矩形桁架的中部，使另外4台所述光学运动捕捉相机分别固定于所述矩形桁架的底部。


6.如权利要求5所述的人机协作机器人安全防护方法，其特征在于，所述对所述光学运动捕捉相机进行标定包括：
将若干个光学标记球A1，A2，A3，...，An布置于所述场地中，以使每台所述光学运动捕捉相机的画面内能够显示尽量多的光学标记球；
记录若干个所述光学标记球A1，A2，A3，...，An在所述光学运动捕捉相机中的坐标p1，p2，p3，...，pn，其中pi＝[ui，vi，1]T；
若干个所述光学标记球A1，A2，A3，...，An在所述世界坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：方宇，黄子健，吴明晖，周志峰，杨皓，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31