面向人机协作的ViBe安全监控方法

作     者：Gaspard Pierre Dubreuil 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴建华

授予年度：2020年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：机器人 协作 安全 ViBe 背景差分 

摘      要：在“中国制造2025的大背景下,中国的制造业近些年高速发展,机器人在制造领域的运用也越来越普及。当前,机器人技术正在经历巨大的飞跃,从起初机器人替换工人向人机合作快速发展。人机协作不仅可以拥有人的智能和灵巧等特性,还拥有了机器人的力量、速度、精度、可重复性和耐用性等优点。人机协作不仅提高成本效益比,也减轻了工人重复繁重的体力劳作辛苦。这种人机协作(Human-Robot Cooperation)带来了新的关注点和技术挑战,最重要的是人机交互(Human-Robot Interaction,HRI)的安全性改进。在传统情况下,基于安全性的考虑会将机器人与人进行了物理隔离,比如使用围栏阻止人们接近机器人,但这无法实现人机合作。本论文提供了一套完整的人机安全系统和保障人机交互安全的方法,工人和机器人可以在安全的环境中协同工作而不需要进行物理隔离。本文构建了一个简单,低成本且可行的解决方案,具体使用鱼眼镜头并将其放置在工业机器人上方,从而使机器人可以了解其周围环境;进而设计ViBe背景差分算法检测用户定义的关键安全区域中的移动物体,如果在定义的区域中检测到异物,则命令机器人根据情况减速或停止;检测范围可根据用户需要指定,该系统维护简便,配置灵活,效率高。本文设计的系统允许机器人与其环境之间进行安全的交互,从机器人行为的角度考虑了安全性,使其不会伤害附近的工人。该系统无需使用围栏来保护彼此,通过视觉监控的方法确保机器人和操作员的安全。该解决方案还节省了空间,可以改善工人的状况,提高安全性并开启项目可能性。所提供的解决方案已经可以在工业中应用,并且已被JAKA公司使用。