一种用于铺砖机器人的控制系统和铺砖方法

本发明涉及视觉及多传感器融合。

背景技术：

1、随着工业机器人的大规模应用与不断增长，所以越来越多企业开始加大对智能机器人的开发和研究。但是受限现有技术条件与使用方式，以及复杂现场环境的影响，各类先进的传感器与自动化系统都只能在限定环境或指定条件下工作，兼容性较差。对于高精度移动抓取作业机器人现场工作情况是各式各样，单一类型的传感器，只能提供给机器人本体及现场环境的某方面信息，导致其识别只局限于一定范围内固定区域。例如：视觉只能识别目标物体的大致位置及形状，雷达、激光等测距传感器只能有效识别物体距离及是否有障碍物。对于移动或者空间位置有变化机器人受环境及地面的影响，不能保证机器人在每个位置姿态都始终如一，非常影响机器人抓取精度。

2、单一地依赖某一种传感器只能提供某方面的信息，不能全面有效地识别目标位置、形态、现场环境及机器人姿态，如果能有效融合各种传感器信息，充分利用各自的长处，识别各个方面传感器数据信息，快速将各种信息数据快速融合决策，将会达到更好、更精准的控制效果。

3、很多机器人具备一定程度的自动化，但还远未达到人类所需的智能化程度，传统工业机器人工作大多是通过示教或者离线编程的方式，自身没有具备自我感知的能力，工作能力只能适应固定且单一的工作场景，一旦在工作过程中场景或者位置发生改变就不能可靠的工作。抓取精度误差大、适应性较差、智能化程度低等问题就会显现出来。机器人只能按照固定的工作方式，无法满足智能化、柔性化制造业的要求。

4、鉴于单一类型传感器的局限性，近些年来利用视觉及多传感器融合技术对机器人获取目标物及其周围环境的信息，并能通过决策来引导工业机器人完成目标的精准控制，成为了智能工业机器人系统领域的主流，视觉及多传感器融合技术在工业机器人精准控制方向逐渐成为研究热点。

5、在进行房屋装修或者大型商场等地方进行装修时，都需要在地面上铺设地砖，尤其是商场等地方，由于场地较大，铺设地砖的工程较大，采用传统人工铺设的方式所需时间较长，效率较低，同时商场所用地砖一般尺寸较大，工人搬运和铺设地砖时较为困难，工作人员的劳动强度较大。

技术实现思路

1、为了解决现有的由于地面不平整机器人在每个铺砖位置，机械手姿态不能保持一致，造成机器人取砖和放砖位置偏差很大，达不到铺砖精度要求的问题。本发明提供的技术方案在于：

2、本发明提供一种用于铺砖机器人的控制系统，所述控制系统包括多个传感器、第一控制系统、agv导航小车、导航系统、机械手；

3、所述多个传感器发送信号给第一控制系统；

4、所述第一控制系统，用于对多个传感器采集的信号和雷达信号进行处理，并生成控制信号和导航信号，还用于将所述控制信号发送给机械手；还用于将所述导航信号发送给导航系统；

5、所述导航系统根据导航信号控制agv导航小车运行；

6、所述机械手用于根据控制信号执行相应动作；

7、所述机械手固定连接在agv导航小车上。

8、进一步地，提供一种优选实施方式，所述第一控制系统采用plc控制系统实现。

9、进一步地，提供一种优选实施方式，所述多个传感器包括视觉传感器、水平传感器、雷达和激光位移传感器；

10、所述视觉传感器用于采集机械手的姿态信息；

11、所述水平传感器用于采集机械手真空吸盘的水平角度；

12、所述激光位移传感器用于采集机械手真空吸盘与待铺砖之间的距离

13、所述雷达用于采集agv导航小车的实时位置信息。

14、进一步地，提供一种优选实施方式，所述第一控制系统还包括多串口转以太网系统，所述多个传感器通过所述多串口转以太网系统和第一控制系统实现数据交互。

15、进一步地，提供一种优选实施方式，所述多串口转以太网系统包括多路串口、数据转发协议模块和tcp/ip协议模块，所述多路串口分别于多个传感器连接，所述数据转发协议模块用于实现串口通信协议与tcp/ip协议的相互转换；所述tcp/ip协议模块用于与以太网实现数据交互。

16、进一步地，提供一种优选实施方式，所述数据转发协议模块包括串口数据收发单元、数据转发处理单元和网络数据收发单元，所述串口数据收发单元用于连接多路串口和数据转发处理单元；所述数据转发处理单元，用于将来自串口数据收发单元的数据转换成tcp/ip协议之后发送给网络数据收发单元，还用于将来自网络数据收发单元的数据转换成串口协议之后发送给串口数据收发单元；所述网络数据收发单元用于与tcp/ip协议模块实现数据交互。

17、进一步地，提供一种优选实施方式，所述第一控制系统，用于对多个传感器采集的信号和雷达信号进行处理，并生成控制信号和导航信号的过程为：

18、对视觉传感器发送的图像信号进行预处理之后，进行图片分割，然后根据分割后的图片对机械手的具体位置进行三维定位，进而获得机械手的位置信息；

19、根据所述机械手的位置信息，结合激光位移传感器反馈的距离信息、雷达反馈的实时位置信息，获得导航信息；

20、进一步结合水平角度信息，获得机械手的控制信息。

21、进一步地，提供一种优选实施方式，所述控制系统还包括触摸屏，所述触摸屏通过串行通信端口是第一控制系统实现数据交互。

22、方案二、铺砖机器人的铺砖方法，所述铺砖机器人的铺砖方法基于采用方案一中任意一项所述的控制系统实现，所述铺砖方法为：

23、s1、机械手进行取砖动作时，机械手在控制信号的作用下，将机械手真空吸盘调整至与放砖支架的放砖平面保持平行，进行取砖动作；

24、s2、agv导航小车根据导航信号移动到下一个铺砖位置，机械手根据控制信号进行铺砖操作；

25、s3、铺砖操作结束后，机械手真空吸盘释放，机械手回到初始位置；

26、s4、agv导航小车根据导航信号移动到取砖位置，返回执行步骤s1。

27、进一步地，提供一种优选实施方式，s1中机械手真空吸盘与方砖支架的平行角度通过激光位移传感器测得。

28、本发明的有益之处在于：

29、本发明使工人们的劳动强度降低，工作效率提高，也节约了节约用人成本，从而产生巨大的社会效益。本发明在铺砖过程中agv导航小车根据雷达指引，行走到带铺砖位置，agv导航小车调整好位置后，小车液压杆伸出将agv导航小车支撑稳定。在铺砖过程中需要利用多种传感器对机械手姿态进行检测、调整。

30、本发明利用不同传感器的不同特性，在它们之间实现性能上的互补，进而提高系统整体定位精度，减少不确定性的发生，最终实现提高系统整体定位精度的目的。

31、因此，多传感器数据融合技术成为了提高机器人控制系统对外部环境感知能力的高效方案。后来的实践经验也能够证明：采用了单个传感器的机器人难以完整、可靠、准确地感知外部环境。因此，在复杂与不确定环境下工作的智能机器人应当采用多个传感器，并构建不同的些传感器能够实现冗余互补的多传感系统，来使得机器人能够获得外部环境动态变化的、比较完整的信息。

32、本发明还适用于信息融合工作领域中。