(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210824466.8 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 北京航空航天大 学杭州创新研究院 地址 310052 浙江省杭州市滨江区长河街 道创慧街18号 (72)发明人 杨帆　韩冰　于晓龙　牛建伟　 任涛　郭晓辉　李青锋　 (74)专利代理 机构 北京国坤专利代理事务所 (普通合伙) 11491 专利代理师 赵红霞 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/00(2006.01) (54)发明名称 一种工业机 器人及其工业机 器人避障系统 (57)摘要 本发明属于机器人控制技术领域， 公开了一 种工业机器人及其工业机器人避障系统， 所述工 业机器人及其工业机器人避障系统包括： 扫描模 块、 工作路径采集模块、 主控模块、 障碍物识别模 块、 工作路径改变模块、 避障判断模块、 定位模 块、 性能测试模块。 本发明通过障碍物识别模块 可以准确识别障碍物， 从而 准确避障； 同时， 通过 性能测试模块根据聚类算法从性能测试数据集 中获取有效数据集， 从而剔除至少部分偏移数 据， 由于有效数据集中偏移数据较少， 根据预设 算法对有效数据集中的有效数据进行计算， 得到 的性能测试结果收到偏移数据的影 响也较小， 从 而使得工业机 器人性能测试 结果的误差减 小。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115256379 A 2022.11.01 CN 115256379 A 1.一种工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述工业机器人及其工业 机器人避障系统包括： 扫描模块、 工作路径采集模块、 主控模块、 障碍物识别模块、 工作路径改变模块、 避障判 断模块、 定位模块、 性能测试模块； 扫描模块， 与主控 模块连接， 用于通过摄 像器对工作环境进行扫描； 工作路径采集模块， 与主控 模块连接， 用于采集工业机器人工作路径； 主控模块， 与扫描模块、 工作路径采集模块、 障碍物识别 模块、 工作路径改变模块、 避障 判断模块、 定位模块、 性能测试模块连接， 用于控制各个模块 正常工作； 障碍物识别模块， 与主控 模块连接， 用于对障碍物进行识别； 工作路径改变模块， 与主控 模块连接， 用于根据识别结果改变工业机器人工作路径； 避障判断模块， 与主控 模块连接， 用于对工业机器人避障是否成功进行判断； 定位模块， 与主控 模块连接， 用于对工业机器人工作位置进行定位； 性能测试模块， 与主控 模块连接， 用于对工业机器人性能进行测试。 2.如权利要求1所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述障碍物识 别模块识别方法如下： (1)建立障碍物 识别模型； 工业机器人在利用视觉识别障碍物的过程中， 当视觉传感器的视线投射在障碍物上 时， 其成像过程符合三角形成像原理， 设置Lz为工业机器人视觉传感器距离障碍物的距离， 由工业机器人头部的超声波传感器测得， 并已知β为工业机器人视觉角度， Y1为图像的长 度， h为图像中障碍物的长度； 由三角形成像原理能够得到下述公式： 求得障碍物的高度H公式如下： (2)对障碍物的直线进行准确检测； 利用小波变换对检测障碍物 的轮廓信息进行干扰 噪声消除； 采用微分算子对障碍物图像二值化处理； 采用Hough变换的方法对障碍物进 行识 别。 3.如权利要求2所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述采用 Hough变换的方法对障碍物进行识别步骤如下： 任意选取一个非零 点A(xa,ya)作为基点确定障碍物 识别的子区域R(r ×r)； 在这个子区域内依次搜索其它非零点Bi(xi,yi)， 利用下述公式4计算每个非零点A (xa,ya)和Bi(xi,yi)隶属直线的参数( ρ i, θ i)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115256379 A 2其中， ρ i为障碍物图像坐标原点o与直线l的距离， θi为坐标原点o到直线l的垂直线与 水平方向的夹角； 对障碍物图像的局部区域的阀值进行对比； 扩大搜索范围， 并将A(xa,ya)清零， 直至障碍物图像中没有非零 点为止； 对障碍物区域中所有的阀值进行比较， 若比Lt大， 则检测到直线， 反之， 则检测不到直 线。 4.如权利要求2所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述对障碍物 图像的局部区域的阀值进行对比方法： 设置ρ 的变化区间为Δρ， θ 的变化区间为Δθ， 若所有参数的变化区间( ρ i+Δρ i, θi+Δθ i)中的参数对的数目是ni， 搜索出现最大值nmax的变化区间， 设置阀值为Lt， 判断Lt与nmax 之间的关系， 若 nmax＞Lt， 则以参数( ρ i, θi)作为通过点A(xa,ya)的参数； 若 nmax≤Lt， 则将 点A(xa,ya)清零。 5.如权利要求1所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述性 能测试 模块测试 方法如下： 1)配置测试设备工作参数， 通过测试设备对工业机器人进行多次性能测试， 获取所述 工业机器人的性能测试 数据集； 2)根据聚类算法， 从所述性能测试数据集中获取有效数据集； 根据预设算法对所述有 效数据集中的有效数据进行计算， 得到所述工业机器人的性能测试 结果； 所述从所述 性能测试 数据集中获取有效数据集， 具体包括： 从性能测试 数据集中获取多个性能测试 数据作为中心数据； 进入数据子集确定步骤， 所述数据子集确定步骤包括： 为各个所述中心数据分别构建 数据子集； 将各个所述 性能测试 数据分入与自身相关度最大的中心数据的数据子集中； 根据各个所述数据子集中的性 能测试数据 更新所述中心数据， 并判断更新后的中心数 据和更新前的中心数据是否相同， 若否， 重新进入所述数据子集确定步骤， 若是， 获取性能 测试数据最多的所述数据子集作为所述有效数据集。 6.如权利要求5所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述根据 各个 所述数据子集中的性能测试数据更新所述中心数据， 具体包括： 将各个所述数据子集的最 小外接圆的圆心作为 新的中心数据。 7.如权利要求5所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述将各个所 述性能测试 数据分入与自身相关度最大的中心数据所处的数据子集中， 具体包括： 获取各个所述 性能测试 数据与所述中心数据的距离； 所述将各个所述 性能测试 数据分入与自身距离最小的中心数据的数据子集中。 8.如权利要求7所述工业机器人及其工业机器人避障系统， 其特征在于， 所述获取各个 所述性能测试 数据与所述中心数据的距离前， 还 包括： 将各个所述性能测试数据映射到同一坐标系中， 并确定各个所述性能测试数据的坐权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115256379 A 3