工业机器人安全防护智能控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种工业机器人安全防护智能控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]机器人技术是20世纪中后期迅速发展起来的一门新兴技术。它集中了机械工程、电子技术、自动控制理论、人工智能等多学科的最新研宄成果，是一种高新技术的综合体。机器人技术代表了光机电一体化技术的最高成就，是当代科学技术发展最活跃、最领先的领域之一。在工业上，机器人开始逐步替代人工部分作业或者全部作业，工业机器人以其在提高生产效率、增进经济效益、保证产品质量、改善劳动条件、优化作业布局等方面的突出作用而获得人们的普遍青睐，正在以前所未有的速度向前发展。
[0003]工业机器人具有多个自由度，在伺服系统的驱动下，能在较大空间范围内实现各种复杂的高速运动，因此，工业机器人在作业时由于控制系统或者操作错误造成事故的可能性很大。机器人在不同工况下可能会出现不同的安全状况，例如，在进行示教编程或者设备维护的时候，工作人员作业地点靠近机器人，一旦出现操作失误就有可能造成严重的人身伤害及生产事故；当工作人员或者其他人员进入工业机器人的作业区域内时，机器人的不固定运动轨迹作业也容易伤害到工作人员或者其他人员，从而造成伤亡意外。因此，如何有效解决工业机器人的安全防护问题，提高人机协同合作效率，降低企业生产意外风险，是一个亟待解决的问题。
[0004]目前，为了解决工业机器人的安全防护，许多企业的生产系统在工业机器人的作业区域周围都设置了防护栏，从而实现基本的防护作用。防护栏的设置虽然在一定程度上减少了伤亡事故，但对于需要经常接触机器人的作业人员或者生产管理人员而言，防护栏根本起不到保护的作用，而且防护栏一般是设置在机器人作业区域范围以外，占用场地空间较多，不利于企业厂房的规划和调整。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对传统技术中对工作在机器人周边的工作人员的保护不到位，容易造成人员伤害的问题，提供一种控制灵活且准确率高的工业机器人安全防护智能控制方法及系统。
[0006]为实现本发明目的提供的一种工业机器人安全防护智能控制方法，包括以下步骤:
[0007]拍摄机器人周围预设区域的检测图像；
[0008]对当前的检测图像进行待测目标识别，并得到识别结果；
[0009]根据所述识别结果，若在所述当前的检测图像中识别出所述待测目标，则根据预设参数计算所述待测目标的当前位置及到所述机器人之间的当前距离；
[0010]将所述当前位置和所述当前距离按时间顺序存储到时间轴模块中；
[0011]根据所述当前距离和所述当前位置，以及所述时间轴模块中的前一时间的前一距离和前一位置计算所述待测目标的移动速度；
[0012]根据所述待测目标的当前位置、当前距离、移动速度及机器人的运动状态数据生成当前时间对应的时间-距离预测表；
[0013]获取当前时间对应的所述时间-距离预测表中的距离数据，并根据所述距离数据确定所述待测目标与预设的危险区域和预设的安全区域之间的安全判断关系；
[0014]根据所述安全判断关系控制所述机器人正常运行或者停止运行或者更改路径；
[0015]所述时间距离预测表中包含所述待测目标的当前位置及所述当前时间之后预设时间内的预测位置；
[0016]所述安全判断关系包括所述待测目标保持在所述安全区域中，所述待测目标保持在所述危险区域中，所述待测目标从所述安全区域移动到所述危险区域以及所述待测目标从所述危险区域移动到所述安全区域。
[0017]作为一种工业机器人安全防护智能控制方法的可实施方式，还包括以下步骤:
[0018]通过传感器检测所述预设区域中是否有所述待测目标，并在检测到所述待测目标时执行所述拍摄机器人周围预设区域的检测图像的步骤。
[0019]作为一种工业机器人安全防护智能控制方法的可实施方式，所述传感器检测到所述待测目标时，同时记录所述待测目标的预测当前位置及预测当前距离；且所述根据预设参数计算所述待测目标的当前位置及到所述机器人之间的当前距离中，计算所述待测目标的当前位置及到所述机器人之间的当前距离时，根据所述预设参数及所述预测当前位置及所述预测当前距离进行计算。
[0020]作为一种工业机器人安全防护智能控制方法的可实施方式，使用预设的目标识别分类器对所述对当前的检测图像进行待测目标识别，并得到识别结果；
[0021]且所述目标分类器根据以下步骤构建:
[0022]对图像样本数据库中的每个检测图像利用由直方图得出的阈值进行二值化处理，得到每个所述检测图像的二值图像；
[0023]基于数学形态学对所获得的二值图像进行空洞去除、噪声去除及连通区域填补，得到优化二值图像；
[0024]根据所述优化二值图像提取每个所述检测图像的特征，将所提取的所有特征构成特征样本库，并将所述特征样本库分为训练样本集和测试样本库集；
[0025]利用训练样本集基于孪生支持向量机构建检测图像目标识别分类器；
[0026]利用测试样本集验证所构建的所述目标识别分类器的准确率，若所述目标识别分类器的准确度大于等于预设判定值，则所述目标识别分类器构建完成；若所述准确度小于预设判定值，则调整参数后重新执行所述利用训练样本集基于孪生支持向量机构建检测图像目标识别分类器的步骤；
[0027]所述图像样本数据库中包括多个预先存储的所述检测图像。
[0028]作为一种工业机器人安全防护智能控制方法的可实施方式，所述根据所述安全判断关系控制所述机器人正常运行或者停止运行或者更改路径，按以下步骤执行:
[0029]根据所述安全判断关系确定所述机器人的控制策略及相应的控制指令数据；
[0030]将所述控制策略及相应的控制指令数据发送给机器人的运动控制模块；
[0031]所述运动控制模块控制所述机器人按照所述控制策略运行；
[0032]且当所述待测目标保持在所述安全区域中或从所述危险区域移动到所述安全区域时，所述控制策略为控制所述机器人正常运行；
[0033]当所述待测目标保持在所述危险区域中或从所述安全区域移动到所述危险区域时，所述控制策略为控制所述机器人停止运行或者更改路径。
[0034]作为一种工业机器人安全防护智能控制方法的可实施方式，控制所述机器人停止运行或者更改路径时，还会发出报警信号。
[0035]作为一种工业机器人安全防护智能控制方法的可实施方式，所述安全区域包括绝对安全区域和危险预警区域；
[0036]所述安全判断关系还包括所述待测目标保持在危险预警区域，所述待测目标从所述绝对安全区域移动到所述危险预警区域，以及所述待测目标从所述危险预警区域移动到所述绝对安全区域；
[0037]该方法还包括以下步骤:
[0038]当所述安全判断关系为所述待测目标保持在所述危险预警区域或从所述绝对安全区域移动到所述危险预警区域时，发出危险预警信号；
[0039]当所述安全判断关系为所述待测目标从所述危险预警区域移动到所述绝对安全区域时，解除所述危险预警信号。
[0040]基于同一发明构思的一种工业机器人安全防护智能控制系统，包括图像获取模块、目标识别模块、位置判断模块、数据发送模块、时间轴模块、移动速度计算模块、预测表生成模块、安全决策模块以及运动控制模块，其中:
[0041]所述图像获取模块，用于拍摄机器人周围预设区域的检测图像；
[0042]所述目标识别模块，用于对当前的检测图像进行待测目标识别，并得到识别结果;
[0043]所述位置判断模块，用于根据所述目标识别模块的所述识别结果，在所述当前的检测图像中识别出所述待测目标时，根据预设参数计算所述待测目标的当前位置及到所述机器人之间的当前距离；
[0044]所述数据发送模块，用于将所述位置判断模块获得的所述当前位置和所述当前距离按时间顺序存储到时间轴模块中；
[0045]所述移动速度计算模块，用于根据所述当前距离和所述当前位置，以及所述时间轴模块中的前一