1.一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,包括多自由度機(jī)械手(1)、移動(dòng)載具(2)和防碰避障機(jī)構(gòu),其特征在于:所述多自由度機(jī)械手(1)的底部通過(guò)磁吸式快換接口安裝于移動(dòng)載具(2)的頂部,所述多自由度機(jī)械手(1)和移動(dòng)載具(2)上均設(shè)置有防碰避障機(jī)構(gòu);
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述預(yù)測(cè)性控制算法模塊采用基于多模態(tài)環(huán)境感知數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡中的潛在碰撞風(fēng)險(xiǎn),并通過(guò)動(dòng)態(tài)避障模塊優(yōu)化運(yùn)動(dòng)路徑和能耗,預(yù)測(cè)性控制算法模塊包括多模態(tài)數(shù)據(jù)融合單元(14)、時(shí)空聯(lián)合預(yù)測(cè)單元(15)和多目標(biāo)優(yōu)化單元(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述多模態(tài)數(shù)據(jù)融合單元(14)采用特征級(jí)融合策略,對(duì)毫米波雷達(dá)(10)、360°全景相機(jī)(11)、激光雷達(dá)(12)和紅外結(jié)構(gòu)光相機(jī)(13)處獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和融合,形成全面的環(huán)境感知模型,時(shí)空聯(lián)合預(yù)測(cè)單元(15)基于融合后的數(shù)據(jù),采用卡爾曼濾波與深度學(xué)習(xí)模型,預(yù)測(cè)未來(lái)3秒內(nèi)的障礙物運(yùn)動(dòng)軌跡,多目標(biāo)優(yōu)化單元(16)用于根據(jù)碰撞風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)動(dòng)路徑距離、能耗和多自由度機(jī)械手(1)各關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)系,采用nsga-ⅱ算法生成優(yōu)化后的運(yùn)動(dòng)指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述動(dòng)態(tài)避障模塊采用分級(jí)響應(yīng)機(jī)制,包括一級(jí)避障單元(17)、二級(jí)避障單元(18)和三級(jí)避障單元(19),所述一級(jí)避障單元(17)基于實(shí)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù),采用動(dòng)態(tài)窗口法(dwa)生成局部避障路徑,二級(jí)避障單元(18)基于在檢測(cè)到動(dòng)態(tài)障礙物(速度>1m/s)時(shí),觸發(fā)速度障礙法(vo)采用相對(duì)速度閾值1.2m/s,結(jié)合障礙物運(yùn)動(dòng)矢量方向進(jìn)行軌跡重規(guī)劃,三級(jí)避障單元(19)基于極端情況下激活緊急制動(dòng)協(xié)議,移動(dòng)載具(2)緊急停止,多自由度機(jī)械手(1)停止動(dòng)作并收縮至安全位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建的虛擬模型包括物理屬性單元(20)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模單元(21)、實(shí)時(shí)同步單元(22)和優(yōu)化反饋單元(23),用于實(shí)現(xiàn)物理機(jī)器人與虛擬模型的實(shí)時(shí)同步,虛擬模型用于對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、避障策略、任務(wù)規(guī)劃進(jìn)行仿真優(yōu)化,并將優(yōu)化結(jié)果實(shí)時(shí)反饋至物理機(jī)器人。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述物理屬性單元(20)基于有限元分析的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)力仿真,運(yùn)動(dòng)學(xué)建模單元(21)采用denavit-h(huán)artenberg參數(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)鏈(4)逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,實(shí)時(shí)同步單元(22)用于通過(guò)5g模塊以100hz頻率同步物理與虛擬機(jī)器人狀態(tài),優(yōu)化反饋單元(23)用于在虛擬環(huán)境中預(yù)演避障策略,并將優(yōu)化結(jié)果實(shí)時(shí)反饋至物理機(jī)器人。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述移動(dòng)載具(2)的外壁的四角均開(kāi)設(shè)有一組限位槽(25),限位槽(25)的內(nèi)部嵌合安裝有第二力覺(jué)傳感器(26),第二力覺(jué)傳感器(26)的一端固定連接有減震器(27),且減震器(27)的外壁活動(dòng)連接于限位槽(25)的內(nèi)部,減震器(27)的另一端固定連接有連接塊(28),連接塊(28)的外壁活動(dòng)連接有防護(hù)板(29),連接塊(28)的外壁均開(kāi)設(shè)有一組安裝槽(30),安裝槽(30)的內(nèi)部活動(dòng)連接有壓力彈簧(31),壓力彈簧(31)的一端活動(dòng)連接有半圓限制塊(32),半圓限制塊(32)的外壁活動(dòng)連接于半圓限制孔(33)的內(nèi)壁,且半圓限制孔(33)開(kāi)設(shè)于防護(hù)板(29)的內(nèi)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人,其特征在于:所述第二力覺(jué)傳感器(26)檢測(cè)到碰撞力>100n時(shí),減震器(27)切換至高壓模式,阻尼力提升300%,360°全景相機(jī)(11)對(duì)碰撞區(qū)域進(jìn)行3秒視頻記錄。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人的使用方法,其特征在于,該智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人的工作步驟如下:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種智能監(jiān)測(cè)型防碰避障搬運(yùn)機(jī)器人的使用方法,其特征在于,在所述s4中還包括如下步驟: