避障清扫机器人、机器人机械臂避障规划系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了避障清扫机器人、机器人机械臂避障规划系统及方法，包括：移动底盘上配置人机交互界面，设置并显示清扫任务；机械臂是6个旋转关节构成的机械臂，且通过移动底盘正中心的机械臂基座与移动底盘连接；视觉模块安装在机械臂末端，具有旋转自由度，实现物体位置定位；机械臂末端工具安装在机械臂末端延伸处，由机械臂控制器进行控制；移动底盘工控机和机械臂控制器进行通信，实现清扫动作的协同。同。同。

【技术实现步骤摘要】
避障清扫机器人、机器人机械臂避障规划系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能扫地机器人
，具体地，涉及避障清扫机器人、机器人机械臂避障规划系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，酒店客房清洁工作量大，成本高，质量难以保证，并且酒店客房清洁是一个标准化流程，每间客房的清洁工作几乎完全一致，存在大量可重复性工作，适合机器人操作。
[0003]酒店清扫过程中，最后环节需要使用吸尘器对整个房间以及卫生间区域进行吸尘处理，这一工作耗时以及费力。传统的吸尘器需要清洁人员将其推到任何地方，并且传统的吸尘器比较笨重，不方便清扫，大大降低了工作效率；
[0004]专利文献CN109144067A(申请号：201811083718.6)公开了一种智能清洁机器人及其路径规划方法，传感器模块用于分析并反馈实时清洁环境信息；精准定位模块用于获取当前智能清洁机器人在环境地图上所在的位置；利用几何
‑
拓扑混合地图技术建立环境地图，通过结合环境地图和实时位置，用先进路径规划算法规划出最优清扫路径，并将数据上传云平台实现实时分析记录与控制；驱动模块用于按照规划出的最优路径驱动智能清洁机器人运行并进行清洁工作；人机交互模块能够利用温湿度传感器结合摄像头实现对智能清洁机器人工作状态和性能的显示，并通过wifi/蓝牙技术可以完成智能清洁机器人的遥控与预约功能。
[0005]新兴的扫地机器人都具有扫描整个房间以建立避免障碍物的最佳路线功能。但是由于扫地机器人形状和大小的限制，机器人吸尘器经常会被卡在桌子下或狭窄的角落中，需要操作人员来抢救。同时对于卫生间等狭小的区域，扫地机器人由于本身体积限制是无法进入一些特殊区域进行吸尘的，譬如，马桶座侧边以及马桶后面区域，扫地机器人是不可达的，因此这些区域必须人力清除。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种避障清扫机器人、机器人机械臂避障规划系统及方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种避障清扫机器人，包括：移动底盘、机械臂、视觉模块、机械臂末端工具、移动底盘工控机和机械臂控制器；
[0008]所述移动底盘上配置人机交互界面，设置并显示清扫任务；
[0009]所述机械臂是6个旋转关节构成的机械臂，且通过移动底盘正中心的机械臂基座与移动底盘连接；
[0010]所述视觉模块安装在机械臂末端，具有旋转自由度，实现物体位置定位；
[0011]所述机械臂末端工具安装在机械臂末端延伸处，由机械臂控制器进行控制；
[0012]所述移动底盘工控机和机械臂控制器进行通信，实现清扫动作的协同。
[0013]根据本专利技术提供的一种机器人机械臂避障规划系统，包括：
[0014]应用层模块：显示、设置清扫任务，并将清扫任务按照预设协议格式下发至工控机逻辑层模块；
[0015]工控机逻辑层模块：接收清扫任务并进行解析得到清扫任务的位置信息，将清扫任务的位置信息按照预设格式下发至底盘控制系统模块；
[0016]底盘控制系统模块：接收工控机逻辑层模块下发的定点任务，并进行导航规划至定点位置，并将移动底盘状态信息上报至工控逻辑层模块；
[0017]机械臂控制系统模块：接收工控机逻辑层下发的清扫任务，并和视觉系统模块进行通讯，获取视觉系统模块上传的当前局部地图位置信息，基于视觉数据进行路径规划、速度规划以及轨迹插补，并将位置下发给伺服系统模块；
[0018]视觉系统模块：接收机械臂控制系统模块下发的拍照指令，识别当前拍照视野内的物体位置信息，计算得到物体轮廓位置，并将位置数据上报至机械臂控制系统模块；
[0019]伺服总线模块：接收机械臂控制系统下发的周期位置，驱动机械臂移动至下发的位置。
[0020]优选地，所述机械臂控制系统模块采用：
[0021]模块M1：根据视觉系统模块获取的局部地图计算过渡点位置；
[0022]模块M2：根据当前工作平面计算得到过渡点的姿态值。
[0023]优选地，所述模块M2采用：机械臂末端工具与当前工作平面法线方向角度在预设范围内。
[0024]优选地，当过渡点不可达时，机械臂控制器系统模块发送信息至底盘控制系统模块，控制底盘沿着靠近障碍物方向移动预设距离，机械臂控制系统模块基于当前视觉数据重新进行路径规划、速度规划以及轨迹插补，并将位置下发给伺服总线模块。
[0025]优选地，机器人在运动过程中机械臂会控制机械臂末端工具的启停动作。
[0026]根据本专利技术提供的一种机器人机械臂避障规划方法，包括：
[0027]步骤S1：将清扫任务按照预设协议格式下发至工控机逻辑层模块；
[0028]步骤S2：工控机逻辑层模块接收清扫任务并进行解析得到清扫任务的位置信息，将清扫任务的位置信息按照预设格式下发至底盘控制系统模块；
[0029]步骤S3：底盘控制系统模块接收工控机逻辑层模块下发的定点任务，并进行导航规划至定点位置，并将移动底盘状态信息上报至工控逻辑层模块；
[0030]步骤S4：工控机逻辑层模块收到信息后，将任务发送至机械臂控制系统模块；
[0031]步骤S5：机械臂控制系统模块接收工控机逻辑层下发的清扫任务，并和视觉系统模块进行通讯，获取视觉系统模块上传的当前局部地图位置信息，基于视觉数据进行路径规划、速度规划以及轨迹插补，并将位置下发给伺服系统模块；
[0032]步骤S6：伺服总线模块接收机械臂控制系统下发的周期位置，驱动机械臂移动至下发的位置。
[0033]优选地，所述视觉系统模块：接收机械臂控制系统模块下发的拍照指令，识别当前拍照视野内的物体位置信息，计算得到物体轮廓位置，并将位置数据上报至机械臂控制系统模块。
[0034]优选地，所述步骤S5采用：
[0035]步骤S5.1：根据视觉系统模块获取的局部地图计算过渡点位置；
[0036]步骤S5.2：根据当前工作平面计算得到过渡点的姿态值。
[0037]优选地，当过渡点不可达时，机械臂控制器系统模块发送信息至底盘控制系统模块，控制底盘沿着靠近障碍物方向移动预设距离，机械臂控制系统模块基于当前视觉数据重新进行路径规划、速度规划以及轨迹插补，并将位置下发给伺服总线模块。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0039]1、酒店清扫机器人目前市面上没有，填补市场空白，前景广阔；
[0040]2、将移动机器人与工业机械臂进行协作融合，新增了很多使用场景，移动机器人由于自身体积限制，运动过程中很多区域不可达，工业机械臂由于不具备底盘移动规划，只能在固定流水线上使用，两者进行协作，增加了更多的使用场景；先前只能人为完成的工作也可以用机器人替代，大大提升工作人员效率。
[0041]4、本专利技术通过采用MQTT协议，将应用层、工控机包括工控机逻辑层、底盘系统和机械臂控制系统和视觉系统这五个独立的模块融合在一起，有效控制底盘完成一序列的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种避障清扫机器人，其特征在于，包括：移动底盘、机械臂、视觉模块、机械臂末端工具、移动底盘工控机和机械臂控制器；所述移动底盘上配置人机交互界面，设置并显示清扫任务；所述机械臂是6个旋转关节构成的机械臂，且通过移动底盘正中心的机械臂基座与移动底盘连接；所述视觉模块安装在机械臂末端，具有旋转自由度，实现物体位置定位；所述机械臂末端工具安装在机械臂末端延伸处，由机械臂控制器进行控制；所述移动底盘工控机和机械臂控制器进行通信，实现清扫动作的协同。2.根据权利要求1所述的一种避障清扫机器人的机器人机械臂避障规划系统，其特征在于，包括：应用层模块：显示、设置清扫任务，并将清扫任务按照预设协议格式下发至工控机逻辑层模块；工控机逻辑层模块：接收清扫任务并进行解析得到清扫任务的位置信息，将清扫任务的位置信息按照预设格式下发至底盘控制系统模块；底盘控制系统模块：接收工控机逻辑层模块下发的定点任务，并进行导航规划至定点位置，并将移动底盘状态信息上报至工控逻辑层模块；机械臂控制系统模块：接收工控机逻辑层下发的清扫任务，并和视觉系统模块进行通讯，获取视觉系统模块上传的当前局部地图位置信息，基于视觉数据进行路径规划、速度规划以及轨迹插补，并将位置下发给伺服系统模块；视觉系统模块：接收机械臂控制系统模块下发的拍照指令，识别当前拍照视野内的物体位置信息，计算得到物体轮廓位置，并将位置数据上报至机械臂控制系统模块；伺服总线模块：接收机械臂控制系统下发的周期位置，驱动机械臂移动至下发的位置。3.根据权利要求2所述的机器人机械臂避障规划系统，其特征在于，所述机械臂控制系统模块采用：模块M1：根据视觉系统模块获取的局部地图计算过渡点位置；模块M2：根据当前工作平面计算得到过渡点的姿态值。4.根据权利要求2所述的机器人机械臂避障规划系统，其特征在于，所述模块M2采用：机械臂末端工具与当前工作平面法线方向角度在预设范围内。5.根据权利要求2所述的机器人机械臂避障规划系统，其特征在于，当过渡点不可达时，机械臂控制器系统模块发送信...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢能达，郭震，
申请(专利权)人：上海景吾酷租科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：