一种工业机器人自动探测避障控制方法与流程

与当前工业机器人的速度v1获取到预碰撞时间t＝x0/v1。
17.优选的，步骤s3包括：
18.当编号1和8的传感器同时探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人继续往前移动。
19.优选的，步骤s3包括：
20.当编号1-3的3个传感器中有2个或3个同时探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人向右前方移动。
21.优选的，步骤s3包括：
22.当编号6-8的3个传感器中有2个或3个以上同时探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人向左前方移动。
23.优选的，步骤s3包括：
24.当编号4或5的传感器第一次探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人向后移动第一预定距离，并向左前方转向45
°
运动。
25.优选的，若移动过程中编号4或5的传感器第二次探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人再次向后移动第二预定距离，并向右前方转向45
°
运动。
26.优选的，若移动过程中编号4或5的避障传感器第三次探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，则工业机器人旋转180
°
反方向运动。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在工业机器人的上、中、下均设置传感器模组进行障碍物探测，以实现对障碍物的立体检测，且每个传感器模组均能实现180
°
平面上各个方位的障碍物检测。同时，工业机器人可结合障碍物距离数据选择最合理的避让方案，以提高工业机器人避障的的智能性和自主性。
附图说明
28.图1为本发明中工业机器人的整体结构图。
29.图2是本发明中工业机器人传感器模组中传感器形成的扇形探测区域示意图。
30.图3为本发明中工业机器人头部、躯干以及底盘三部分传感器模组逻辑控制信号的结构图。
31.图4是本发明中工业机器人的红外避障装置结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1:
34.如图1所示，本实施例中的工业机器人的主要组成部件为头部100、躯干200以及底盘300，并且头部100、躯干200以及底盘300均安装有传感器模组，由此实现对不同高度障碍物的探测，以增加避障探测准确率，且头部100、躯干200以及底盘300的传感器模组结构设置相同，均如图2所示，每一传感器模组均由编号1-8的8个传感器组成，且每个传感器的探
测角度为20-30
°
(优选为25
°
)，且每一传感器模组的8个传感器的探测范围顺次连接，以形成一扇形探测区域；本实施例中，所述传感器为红外传感器；
35.同时，所述头部100、躯干200以及底盘300三个位置的传感器模组信号享有同样的优先级，且通过逻辑门组成单一触发电路，如图3所示，包含了2个或门，a、b、c分别代表头部100、躯干200以及底盘300传感器模组所获得的传感器信号，d为信号输出；a和b任一个被触发均会通过第一个或门输出信号到第二个或门，c如果单独触发也会输出信号到第二路或门，从而实现了三个位置的传感器模组任一个的阈值被触发，即判定成功。
36.进一步的，本实施例提供了一种工业机器人自动探测避障控制方法，如图4所示，其具体包含以下步骤：
37.s1、通过安装在工业机器人头部100、躯干200以及底盘300上的传感器模组进行距离响应阈值以及响应时间的设定；
38.其中，所述距离响应阈值是指工业机器人与障碍物之间被触发的安全距离，例如0.5m，响应时间是指工业机器人距离响应阈值被触发到工业机器人做出避障动作的时间；
39.s2、工业机器人行进过程中，任何一个传感器模组均以≤0.1秒的间隔进行障碍物距离的实时探测，并将探测到的障碍物距离数据传输到工业机器人内部的控制器中进行数据分析处理；
40.且若探测到的障碍物距离大于设定的距离响应阈值时，不输出避障控制信号，工业机器人继续按照预定路线运动；
41.若探测到的障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，则工业机器人内部的控制器确定获取该障碍物距离的传感器，且输出该传感器所安装部位(即工业机器人的头部100或躯干200或底盘300)的避障控制信号；
42.s3、传感器所安装部位根据所述避障控制信号执行相应的避障动作，如转动、绕行、后退、继续前进等。
43.其中，步骤s3包括：
44.当编号1和8的传感器同时探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人继续往前移动；
45.当编号1-3的3个传感器中有2个或3个同时探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人向右前方移动；
46.当编号6-8的3个传感器中有2个或3个以上同时探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人向左前方移动；
47.当编号4或5的传感器第一次探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人向后移动第一预定距离(如1m)，并向左前方转向45
°
运动；
48.若移动过程中编号4或5的传感器第二次探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，工业机器人再次向后移动第二预定距离(如1m)，并向右前方转向45
°
运动；
49.若移动过程中编号4或5的避障传感器第三次探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，则说明前方障碍物较多/较大，则工业机器人旋转180
°
反方向运动。
50.进一步的，本实施例中所述控制器采用fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、dsp(digital signal processing，数字信号处理)、gpu(graphics processing unit，图形处理器)或者单片机来实现。
51.进一步的，所述运动装置包括用于驱动工业机器人运动(如旋转、移动等)的电机、转轴以及滚轮等装置，且所述工业机器人上安装有警示灯，当任一传感器探测到障碍物距离小于或等于设定的距离响应阈值时，警示灯点亮。
52.工业机器人的底盘300最大旋转角度为180
°
，由此可使得该工业机器人直接完成原地转身运动。
53.由此，本实施例中在工业机器人的头部、躯干以及底盘均设置传感器模组，由此可实现180
°
平面上各个方位的障碍物检测，且工业机器人可根据不同的障碍物距离执行不同的动作，由此形成最智能化的避障方案。
54.实施例2：
55.本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的传感器为微波传感器，且当采用微波传感器时，记微波传感器探测波发射时的时刻点为t0，微波传感器探测波发射后，遇到障碍物反射回传感器，传感器接收到探测波的时刻点为t1；
56.通过计算式(1)获取到工业机器人与障碍物的距离x0：
[0057][0058]
其中，微波传感器探测波发射时工业机器人的运动速度为v0；
[0059]
实时获取当前工业机器人的行进速度v1，随后通过工业机器人与障碍物的距离x0与当前工业机器人的速度v1获取到预碰撞时间t＝x0/v1。
[0060]
实施例3：
[0061]
本实施例与实施例1或2的不同之处在于，所述控制器内部还设有状态检测单元，用于对工业机器人的运行参数进行监测，其中，所述运行参数包括温度、反馈时长以及维修记录等，所述温度为工业机器人工作时的内部温度，反馈时长为工业机器人接收到避障控制信号至执行避障动作的时间间隔，维修记录为工业机器人预定时间(如一个月内)的维修总次数，由此通过对工业机器人各运行参数的监控延长工业机器人的使用寿命。
[0062]
综上所述，本发明在工业机器人的头部、躯干以及底盘均设置传感器模组，且每一传感器模组中的传感器均组成扇形探测区域，因此可实现180
°
平面上各个方位的障碍物检测，同时结合智能逻辑判定方法，使得工业机器人可根据不同的障碍物距离执行不同的动作，由此形成最智能化的避障方案。
[0063]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0064]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。