一种移动式智能柔性运动控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种移动式智能柔性运动控制方法，包括：获取空间图像数据，形成执行任务前的0号地图；按照任务分配设定目的地，规划运动路径；实时障碍物探测，其中障碍物为可见障碍物和不可见障碍物，且将不可见障碍物更新至0号地图中，并修正运动路径；追踪定位标识，根据标识调整姿态和面向目标物的距离，并匹配解锁动作指令，动作指令被配置为一套指示柔性机械臂完成预设动作的指令；扫描当前柔性机械臂距离目标物的位置并调整至预设位置；由动作指令驱动柔性机械臂执行预设动作。该移动式智能柔性运动控制系统可以远程控制换刀任务，可自动化移动至目标物位置并模拟操作人员的手部操作，改变了传统中的手动换刀模式。改变了传统中的手动换刀模式。改变了传统中的手动换刀模式。

【技术实现步骤摘要】
一种移动式智能柔性运动控制系统及其方法


[0001]本专利技术涉及自动化控制
，尤其涉及一种移动式智能柔性运动控制系统及其方法。

技术介绍

[0002]随着计算机技术的迅速发展，结合数控加工技术，加工生产越来越向数字化、自动化的方向发展，其生产过程更智能、更环保、更节能。
[0003]而现有的自动化加工中，需要使用多种不同的刀具，而刀具常常需要更换。现有技术的换刀过程为：人工去刀具房取刀返回现场，并且比对刀具号和现场的刀具清单，通过操作换刀机构将刀具送入刀库中完成换刀。但是，手动执行多个刀具加工是一项特别耗时的任务，手动换刀需要操作员实时在数控机床旁边操作。
[0004]经过申请人的检索，没有发现一种改变传统以人为主的换刀控制装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种移动式智能柔性运动控制系统及其方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种移动式智能柔性运动控制系统，包括：移动式柔性机械臂、环境数据获取单元和动作优化系统；所述环境数据获取单元，用于获取空间图像，形成执行任务前的0号地图；所述移动式柔性机械臂包括：控制端、计算端、数据库和解锁单元；所述控制端包括：障碍采集单元、数据传输单元、控制器；所述计算端包括依次连接的图像特征提取单元、识别单元、地图更新单元、路径规划单元；所述数据库与所述计算端和所述控制器连接，所述数据库包括：地图储存单元和动作指令储存单元；所述解锁单元，用于追踪定位目标物上的标识，并读取目标物上的标识和解锁动作指令；所述数据传输单元与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述移动式柔性机械臂移动至指定位置，和完成预设动作；所述数据传输单元接收任务信号，所述数据传输单元接收所述环境数据获取单元和所述障碍采集单元的空间图像数据，并将所述图像数据传输至所述图像特征提取单元；所述图像特征提取单元用于提取空间图像数据特征，并依次传输至所述识别单元和所述地图更新单元，并获得所述0号地图和更新地图；所述路径规划单元与所述地图更新单元连接，并将规划路径通过所述数据传输单元传输至所述控制器；所述数据传输单元与所述动作优化系统连接，并将优化的动作指令传输至所述数据库。
[0007]本专利技术一个较佳实施例中，还包括客户端设备，所述客户端设备与所述数据传输单元连接，并下发任务信号。
[0008]本专利技术一个较佳实施例中，所述控制器通过调整所述移动式柔性机械臂的姿态和面向目标物的距离，以追踪定位标识。
[0009]本专利技术一个较佳实施例中，所述动作优化系统包括：肌肉运动测量装置、视频装置和训练模型。
[0010]本专利技术一个较佳实施例中，所述肌肉运动测量装置，包括：至少一个驱动柔性臂运动传感器，与测试对象的手臂皮肤接触连接，并感测测试对象的手臂肌肉运动；至少五个指关节运动传感器，与测试对象的指关节皮肤接触连接，并感测测试对象的指关节肌肉运动；至少一个手背运动传感器，与测试对象的手背皮肤接触连接，并感测测试对象的手背肌肉运动；至少一个接收单元，与所述驱动柔性臂运动传感器、指关节运动传感器和手背运动传感器连接，并接收肌电信号。
[0011]本专利技术一个较佳实施例中，所述预设动作为测试对象执行任务的一套动作，所述动作是具有固定流程或顺序的可替代的机械化的操作动作。
[0012]本专利技术一个较佳实施例中，所述图像特征提取单元，用于提取环境数据获取单元或障碍采集单元中障碍物的特征；所述识别单元，用于将障碍物的特征和最近更新的地图中障碍物的特征进行对比；所述地图更新单元，以所述数据库中最近更新的地图为地理参考，用于将相同特征的障碍物清除，标记未被清除的障碍物的位置，并将未被清除的特征和最近更新的地图进行融合，形成更新地图；其中最近更新的地图为：所述数据库中前一次任务中储存的地图，或当前任务的0号地图，或当前任务中经过若干更新的0号地图。
[0013]本专利技术提供了一种移动式智能柔性运动控制方法，包括：S1、获取空间图像数据，形成执行任务前的0号地图；S2、按照任务分配设定目的地，规划运动路径；S3、实时障碍物探测，其中障碍物为可见障碍物和不可见障碍物，且将不可见障碍物更新至0号地图中，并修正运动路径；S4、追踪定位标识，根据标识调整姿态和面向目标物的距离，并匹配解锁动作指令，动作指令被配置为一套指示柔性机械臂完成预设动作的指令；扫描当前柔性机械臂距离目标物的位置并调整至预设位置；S5、由动作指令驱动柔性机械臂执行预设动作。
[0014]本专利技术一个较佳实施例中，所述动作指令的确定，包括：对相同或不同测试对象执行一套预设动作多次进行肌肉运动测量，获取肌肉电位，形成肌电信号，并按照比例分为第一训练集和第一测试集，特征提取后分析得到柔性机械臂的第一动作；获取相同或不同测试对象执行一套预设动作多次的视频数据，提取动作特征，作为训练数据，其中，所述动作特征为动作顺序和动作幅度；利用训练数据执行机器学习生成
训练模型，用于对第一动作进行训练，并形成一套适用于柔性机械臂完成预设动作的动作指令。
[0015]本专利技术一个较佳实施例中，所述空间图像的获取方法为：获得多个CCD摄像单元的监控图像，利用等效方法，将多个CCD摄像单元的监控图像进行叠加，并将叠加中重合部分进行融合估计，形成完整的空间图像。
[0016]本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：（1）本专利技术提供了一种移动式智能柔性运动控制系统，该移动式智能柔性运动控制系统可以远程控制换刀任务，可自动化移动至目标物位置并模拟操作人员的手部操作，改变了传统中的手动换刀模式。
[0017]（2）本专利技术中采用测量测试人员在进行任务时的肌肉运动，获得肌电信号，通过将肌电信号转化为移动式柔性机械臂可读的信号，进而控制移动式柔性机械臂的动作；同时辅以测量测试人员的手部运动的细节特征，进而不断优化训练柔性机械臂的动作，使得自动化换刀的操作更加精准。
[0018]（3）本专利技术中环境数据获取单元用于对移动式柔性机械臂在移动前的环境地图的检测，确定当前移动下的地理参考，并确定了三维坐标下障碍物的空间位置，是后续更新0号地图的基础。而障碍采集单元是实时采集的，用于不断对0号地图的修正，并作为修正路径规划的基础。本专利技术将两种障碍物检测的方式结合，使得障碍探测的精确性，和更快速度地实时障碍避让。
[0019]（4）本专利技术中控制端具有接收任务信号、接收环境数据、获取障碍图像、下发计算端计算指令、控制执行器移动和操作动作的功能；而计算端具有接收控制端的计算指令，对图像进行处理、地图更新和路径规划的功能。为了适应地图中瞬息变化的障碍物，本专利技术将图像处理、地图更新和路径规划等算力较大的工作下发至计算端中，而控制端仅仅起到接收、整合和下发指令的作用，这减小了控制端的算力工作，减小了地图更新和路径规划的迟延。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术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，显而易见地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动式智能柔性运动控制系统，其特征在于，包括：移动式柔性机械臂、环境数据获取单元和动作优化系统；所述环境数据获取单元，用于获取空间图像，形成执行任务前的0号地图；所述移动式柔性机械臂包括：控制端、计算端、数据库和解锁单元；所述控制端包括：障碍采集单元、数据传输单元、控制器；所述计算端包括依次连接的图像特征提取单元、识别单元、地图更新单元、路径规划单元；所述数据库与所述计算端和所述控制器连接，所述数据库包括：地图储存单元和动作指令储存单元；所述解锁单元，用于追踪定位目标物上的标识，并读取目标物上的标识和解锁动作指令；所述数据传输单元与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述移动式柔性机械臂移动至指定位置，和完成预设动作；所述数据传输单元接收任务信号，所述数据传输单元接收所述环境数据获取单元和所述障碍采集单元的空间图像数据，并将所述图像数据传输至所述图像特征提取单元；所述图像特征提取单元用于提取空间图像数据特征，并依次传输至所述识别单元和所述地图更新单元，并获得所述0号地图和更新地图；所述路径规划单元与所述地图更新单元连接，并将规划路径通过所述数据传输单元传输至所述控制器；所述数据传输单元与所述动作优化系统连接，并将优化的动作指令传输至所述数据库。2.根据权利要求1所述的一种移动式智能柔性运动控制系统，其特征在于：还包括客户端设备，所述客户端设备与所述数据传输单元连接，并下发任务信号。3.根据权利要求1所述的一种移动式智能柔性运动控制系统，其特征在于：所述控制器通过调整所述移动式柔性机械臂的姿态和面向目标物的距离，以追踪定位标识。4.根据权利要求1所述的一种移动式智能柔性运动控制系统，其特征在于：所述动作优化系统包括：肌肉运动测量装置、视频装置和训练模型。5.根据权利要求4所述的一种移动式智能柔性运动控制系统，其特征在于：所述肌肉运动测量装置，包括：至少一个驱动柔性臂运动传感器，与测试对象的手臂皮肤接触连接，并感测测试对象的手臂肌肉运动；至少五个指关节运动传感器，与测试对象的指关节皮肤接触连接，并感测测试对象的指关节肌肉运动；至少一个手背运动传感器，与测试对象的手背皮肤接触连接，并感测测试对象的手背肌肉运动；至少一个接收单元，与所述驱动柔性臂运动传感器、指关节运动传感器和手背运动传感器连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：林焕城，焦志强，王波，蔡明琛，
申请(专利权)人：苏州德机自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：