工业机器人多目标碰撞预测系统的制作方法

1.本实用新型涉及工业机器人的生产安全检测系统，具体涉及一种工业机器人多目标碰撞预测系统，适用于各种复杂的工业机器人流水线。


背景技术：

2.工业安全是工业健康发展的重要前提和保障。随着深度学习、机器视觉等领域的技术成熟，计算机对图像的处理能力在2015年首次超越人脑。如今，基于机器视觉的安全检测系统已经用于汽车的辅助驾驶等场景中，在事故将要发生时，提前接管机器代替人更快地做出决策，从而减少事故损失。因此，在工业领域研究开发出一种能够提前预警危机事故的视觉检测系统，当有潜在的安全隐患时，能够提前控制工业机器人采取紧急措施，具有重要的现实意义以及非常广阔的市场前景。该系统主要研究一种针对工业现场的复杂环境的碰撞预测系统。该系统是一个集工业生产环境的视觉检测、远距离多机通信、危险报警等多种功能于一体的复杂系统，可通过单个图像摄取装置自动监控多个工业机器人的安全性能，具有实用性强和适用范围广等优点。


技术实现要素：

3.实用新型的目的是设计一种工业机器人多目标碰撞预测系统，其能够由单个深度相机实时监控多个机器人的工作安全，同时与工业现场不同位置的机器人实时通信。
4.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
5.工业机器人多目标碰撞预测系统，其特征在于，该系统包括kinect深度相机、 pc上位机、ch340g芯片、max485通信模块、stm32f103c8t6单片机、蜂鸣器、hc-06蓝牙通信模块、工业机器人主控单元、串口液晶屏、ams1117-3.3芯片。所述kinect深度相机通过转接器与pc上位机连接，将采集画面深度视频数据传给pc上位机；所述ch340g芯片与pc上位机usb口连接，将pc上位机发送的信息转换为ttl电平；每个max485通信模块都与ch340g芯片或 stm32f103c8t6单片机串口1连接，将ttl电平与rs485信号相互转换，通过双绞线实现远距离通信，用于传输机器人和人体位置信息；所述工业机器人主控单元与stm32f103c8t6单片机连接，将stm32f103c8t6单片机的避让信号传送给工业机器人主控单元，启动或制动工业机器人；所述蜂鸣器与 stm32f103c8t6单片机连接，用于产生声音报警提示；所述hc-06蓝牙通信模块与stm32f103c8t6单片机串口2连接，可用智能手机对从机参数进行修改；所述串口液晶屏与stm32f103c8t6单片机串口3连接，用于显示从机工作状态和参数。
6.该系统还包含ams1117-3.3芯片，属于一种稳压芯片，位于电源开关和 stm32f103c8t6单片机之间，用于向stm32f103c8t6单片机提供稳定的3.3v 工作电压，同时为从机电路提供电流限制和热保护。
7.本实用新型的有益效果如下
8.1.能根据人体位置信息判断是否启动或制动工业机器人；
9.2.能够通过一个pc上位机检测多个机器人的工作安全；
10.3.结合深度信息去除背景干扰，可适应各种复杂的工业现场；
11.4.经由485总线实现多机远距离通信，其理论最长通讯距离达到1200米；
12.5.从机通过hc-06蓝牙通信模块，可与智能手机通信，手动设置报警值，录入位置信息。
附图说明
13.图1是本实用新型工业机器人多目标碰撞预测系统框图。
14.图2是工业机器人多目标碰撞预测系统从机结构图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明
16.如图1所示，本实用新型是一种工业机器人碰撞预测系统，系统通过485 总线使pc上位机与多个从机通信，每个从机的结构图如图2所示。其特征在于，该系统包括kinect深度相机、pc上位机、ch340g芯片、max485通信模块、 stm32f103c8t6单片机、蜂鸣器、hc-06蓝牙通信模块、工业机器人主控单元、串口液晶屏、ams1117-3.3芯片。
17.该系统的工作原理是：系统通过架设在工业现场的kinect深度相机采集深度视频数据，将rgb-d图像传给pc上位机；pc上位机根据每一帧图像的色彩信息，由faster r-cnn算法结合深度数据识别人体和工业机器人的位置；pc 上位机通过ch340g芯片和max485通信模块由485总线与多个从机远距离通信，发送机器人和人体位置信息；在从机端，也需要一个max485通信模块用于接收数据，将rs485信号转化为ttl电平，以便stm32f103c8t6单片机的串口1读取；结合相邻两个采样时刻的人体相对位置，由stm32f103c8t6单片机内部定时器换算人体瞬时相对速度特征，由机器人和人体的空间相对位置和相对速度特征，估算碰撞时间。最终判断是否对机器人输出避让控制信号；同时， stm32f103c8t6单片机控制蜂鸣器是否报警；从机将参数和接收到的数据由 stm32f103c8t6单片机的串口3实时发送给串口液晶屏，通过串口液晶屏显示当前本机工作状态。实际工作时，使用者可以由智能手机通过hc-06蓝牙通信模块与stm32f103c8t6单片机的串口2进行蓝牙通信，来设定报警阈值或手动录入工业机器人位置信息。
18.此外，系统还包含ams1117-3.3芯片，用于向stm32f103c8t6单片机提供稳定的3.3v工作电压，同时为从机电路提供电流限制和热保护。


技术特征：
1.工业机器人多目标碰撞预测系统，其特征在于，该系统包括kinect深度相机、pc上位机、ch340g芯片、max485通信模块、stm32f103c8t6单片机、蜂鸣器、hc-06蓝牙通信模块、工业机器人主控单元、串口液晶屏、ams1117-3.3芯片；所述kinect深度相机通过转接器与pc上位机连接，将采集画面深度视频数据传给pc上位机；所述ch340g芯片与pc上位机usb口连接，将pc上位机发送的信息转换为ttl电平；每个max485通信模块都与ch340g芯片或stm32f103c8t6单片机串口1连接，将ttl电平与rs485信号相互转换，通过双绞线实现远距离通信，用于传输机器人和人体位置信息；所述工业机器人主控单元与stm32f103c8t6单片机连接，将stm32f103c8t6单片机的避让信号传送给工业机器人主控单元，启动或制动工业机器人；所述蜂鸣器与stm32f103c8t6单片机连接，用于产生声音报警提示；所述hc-06蓝牙通信模块与stm32f103c8t6单片机串口2连接，可用智能手机对从机参数进行修改；所述串口液晶屏与stm32f103c8t6单片机串口3连接，用于显示从机工作状态和参数。2.如权利要求1所述的工业机器人多目标碰撞预测系统，其特征在于，该系统还包含ams1117-3.3芯片，属于一种稳压芯片，位于电源开关和stm32f103c8t6单片机之间，用于向stm32f103c8t6单片机提供稳定的3.3v工作电压，同时为从机电路提供电流限制和热保护。

技术总结
本实用新型提出了一种工业机器人多目标碰撞预测系统，该系统包括Kinect深度相机、PC上位机、CH340G芯片、MAX485通信模块、STM32F103C8T6单片机、蜂鸣器、HC-06蓝牙通信模块、工业机器人主控单元、串口液晶屏、AMS1117-3.3芯片、以太网芯片等。系统通过Kinect深度相机采集深度视频，将RGB-D图像传给PC上位机；PC上位机检测人体和机器人的位置，然后通过485总线与多个从机通信，发送位置信息；每个从机根据位置信息，判断是否对工业机器人主控单元输出避让信号和报警；并通过串口液晶屏显示系统工作状态。检测到人体接近时，从机会控制机器人减速或制动，保证工作安全。实际工作时，可以由手机通过HC-06蓝牙通信模块控制从机，设定从机参数。设定从机参数。设定从机参数。


技术研发人员：杨宏韬 唐宇辰 李秀兰 于微波 薛兴伦 张鹏
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2021.03.26
技术公布日：2022/2/7