一种基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统

摘要

一种基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统，包括GPS控制器、双目视觉与视觉信息处理器、中央运动控制器、分布式运动控制器及连接各控制器的通信总线，GPS控制器用于获取移动机械手及目标物体的位置信息，双目视觉与视觉信息处理器用于获取目标物体的空间位置信息，中央运动控制器用于规划移动机械手及其手臂的运动轨迹，分布式控制器用于控制移动机械手及其手臂沿规划的运动轨迹运动，通信总线用于传输各处理器间的数据和信息。本发明具有可以在较大范围内定位目标物体，缩短搜索时间，提高移动机械手操作物体精度的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统。

背景技术

移动机械手优于一般的移动机器人和传统机械手，具有移动和操作功能，并具有较大的工作空间和高度的运动冗余性，因此，可以广泛的应用于工业装配、无人恶劣环境中工作以及室内服务工作等方面。目前现有的移动机械手控制系统存在搜索范围较小，定位目标时间长，机械手操纵物体精度不高的问题。如中国专利公告号为CN100361792C，公告时间为2008年1月16日的发明专利一种移动机械手控制系统，包括主控计算机、显示器、单片机、伺服电机、伺服电机驱动器、光电编码器、步进电机、步进电机驱动器、两块运动控制卡、摄像头、图像采集卡、红外传感器、超声传感器、电源和PCI总线；根据待执行的任务，及移动平台和机械手的当前位置，主控计算机进行移动平台和机械手的路径规划；操作人员以显示器对主控计算机下达开始命令；控制移动机械手系统完成移动操作任务。该移动机械手控制系统未考虑快速定位并精确对准目标的问题，搜索范围较小，操作精度低，其使用性能有待于进一步提高。

发明内容

本发明提供一种能够克服上述缺陷，搜索范围大，搜索时间短，机械手操纵精度高的基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统，其技术内容为：

基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统，其特征在于，包括：GPS控制器、双目视觉与视觉信息处理器、中央运动控制器、分布式运动控制器及连接各控制器的通信总线；

所述GPS控制器用于获取移动机械手及目标物体的空间位置信息，并将所述移动机械手及目标物体的空间位置信息传送到通信总线上；

所述双目视觉与视觉信息处理器用于获取目标物体的空间位置信息，并将所述目标物体的空间位置信息传送到通信总线上；

所述中央运动控制器根据所述移动机械手及目标物体的空间位置，规划所述移动机械手运动轨迹和所述移动机械手手臂抓取目标物体的运动轨迹，并将所述运动轨迹信息传送到通信总线上；

所述分布式运动控制器包括用于控制移动机械手运动和用于控制移动机械手手臂运动的分布式控制器；

所述用于控制移动机械手运动的分布式控制器控制移动机械手按照所述运动轨迹运动到目标物体旁边，使目标物体在所述移动机械手末端执行器可操作范围之内；

所述用于控制移动机械手手臂运动的分布式控制器控制移动机械手手臂按照所述运动轨迹基于视觉前馈快速接近目标物体，当移动机械手手臂的末端执行器与目标物体均在双目视觉范围内时，基于视觉反馈控制移动机械手末端执行器精确对准目标物体，当所述移动机械手末端执行器和目标物体的空间距离符合抓取要求时，控制所述移动机械手末端执行器实施抓取动作；

所述通信总线用于传输各控制器与处理器间的数据和信息。

本发明与现有技术相比，该移动机械手控制系统，基于GPS控制器与双目视觉信息处理器，移动机械手可以快速定位目标物体；采用了视觉前馈控制策略和视觉反馈控制策略，使机械手末端执行器可以快速接近并精确对准目标；具有可以在较大范围内定位目标物体，缩短搜索时间，提高移动机械手操作物体精度的优点。

附图说明

图1 是本发明提供的一种基于GPS与视觉定位的移动机械手控制系统的逻辑结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统，利用所述GPS控制器定位目标物体，控制所述移动机械手运动到目标物体附件，利用所述双目视觉定位目标物体，基于所述双目视觉定位的目标物体信息，所述移动机械手运动到目标物体旁边，最后基于视觉前馈与反馈控制策略，所述移动机械手手臂接近目标物体并实施抓取动作；

请参考图1，本发明提供一种基于GPS与双目视觉定位的移动机械手控制系统，该系统包括：GPS控制器、双目视觉与视觉信息处理器、中央运动控制器、分布式运动控制器及连接各控制器的通信总线；

所述的通信总线，例如CAN 总线、485总线等，已形成国际标准，在自动控制领域应用广泛，常用于实现控制系统内部各个系统、单元、电气部件之间的数据通信；

所述的GPS控制器具有无线通信功能，一方面可以从卫星获取移动机械手和目标物体的位置信息，并将所获取的位置信息传输到通信总线上，另一方面可以通过无线总线与远程服务器通信；

所述的双目视觉与视觉信息处理器用于获取目标物体的空间位置信息，并将所述目标物体的空间位置信息传送到通信总线上；

所述的中央运动控制器根据所述移动机械手及目标物体的空间位置，规划所述移动机械手运动轨迹和所述移动机械手的手臂接近目标物体的运动轨迹，并将所述运动轨迹信息传送到通信总线上；

所述分布式运动控制器包括用于控制移动机械手运动和用于控制移动机械手手臂运动的分布式控制器；

所述用于控制移动机械手运动的分布式控制器控制移动机械手按照所述运动轨迹运动到目标物体旁边，使目标物体在所述移动机械手末端执行器可操作范围之内；

所述用于控制移动机械手手臂运动的分布式控制器控制移动机械手手臂按照所述运动轨迹基于视觉前馈快速接近目标物体，当移动机械手手臂的末端执行器与目标物体均在双目视觉范围内时，基于视觉反馈控制移动机械手末端执行器精确对准目标物体，当所述移动机械手末端执行器和目标物体的空间距离符合抓取要求时，控制所述移动机械手末端执行器实施抓取动作。