【摘 要】
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人机协作和人机交互在目前是机器人领域研究的重要内容之一,人与机器人在执行装配操作时具有互补的优势,在工作环境中,人类非常擅长感知任务,并且非常适合在狭窄空间中进行复杂的操作。机器人擅长拾取和放置等有较高的可重复性的工作,而且机器人可以高速执行任务并保持精度。人机协作可以更好的发挥人和机器人的优势,因此开发出面向机器人装配的人机协作安全防护技术具有重要意义。本文提出一种基于多目视觉的人机协作安全防护
【基金项目】
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共融机器人行为知识鲁棒耦合技术研究:(项目编号:No.20180520003),经费来源:辽宁省自然基金委,起止年月:2018年9月-2020年12月;
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人机协作和人机交互在目前是机器人领域研究的重要内容之一,人与机器人在执行装配操作时具有互补的优势,在工作环境中,人类非常擅长感知任务,并且非常适合在狭窄空间中进行复杂的操作。机器人擅长拾取和放置等有较高的可重复性的工作,而且机器人可以高速执行任务并保持精度。人机协作可以更好的发挥人和机器人的优势,因此开发出面向机器人装配的人机协作安全防护技术具有重要意义。本文提出一种基于多目视觉的人机协作安全防护技术,利用多个RGB-D视觉传感器感知工作环境信息,检测人体关节点位置,为了保证实时性,提高处理速度,使用了均值飘移对人体关节点位置进行跟踪,然后根据不同的协作任务,机器人采取不同的安全防护控制,包括机器人速度控制和轨迹控制。本文以ABB IRB1200机器人以及多个乐视RGB-D视觉传感器为实验平台,结合视觉感知和机器人控制研究了安全防护技术。研究内容如下:首先,在感知部分的研究中,为了能够使传感器尽可能完全覆盖工作空间,本文提出一种传感器布局方法,利用三个传感器感知工作环境,减少死区。利用OpenPose算法检测工作环境中人体18个关节点坐标,并加入跟踪算法提高检测帧率。其次,根据人体的不同关节点与机器人的相对位置关系和人机协作任务的不同,机器人会采取不同的安全策略,在松协作下,机器人会采用速度缩放控制,当人靠近机器人时,机器人会减速直到停止。当人与机器人紧协作时,即人-机器人空间共享,人体的关节点会产生虚拟力,根据动力学对机器人的轨迹进行控制,使人与机器人避免发生碰撞,从而保证人身安全。最后分别对仿真系统和机器人实物平台进行介绍,并在仿真和实物平台下对本文技术的稳定性,可靠性和实时性进行了测试,了解整个技术的实际性能,并对本文的研究成果进行了总结,指出技术的不足之处并提出改进方向。
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