(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 202210939690.1 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 申请人 武汉锐泽科技发展 有限公司 (72)发明人 刘兆冰　刘景藩　柳春雷　 (74)专利代理 机构 武汉智嘉联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 42231 专利代理师 华艺 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B08B 7/00(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂搭载激光清洗系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种机械臂搭载激光清洗系 统和清洗方法， 包括： 机械臂、 激光清洗装置和控 制器， 其中所述机械臂用于根据所述控制器的指 令， 以使所述机械臂的末端到达待清洗污物位置 进行清洗作业； 所述激光清洗装置连接于所述机 械臂的末端， 用于根据所述机械臂的移动对所述 待清洗污物进行激光清洗； 所述控制器与所述机 械臂和所述激光清洗装置电连接， 所述控制器用 于识别大幅面应用场景下的待清洗污物， 并获取 待清洗污物位置； 还用于根据所述清洗污物位 置， 控制所述机械臂中最匹配的机械臂搭载激光 清洗装置移动至待清洗污物位置； 还用于控制所 述激光清洗装置对待清洗污物进行清洗。 本发明 实现了对大幅面应用场景下的污物进行高效且 环保的清洗目的。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115246131 A 2022.10.28 CN 115246131 A 1.一种机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 包括： 机械臂、 激光清洗装置和控制器， 其中： 所述机械臂用于根据 所述控制器的指令， 以使所述机械臂的末端到达待清洗污物位置 进行清洗作业； 所述激光清洗装置连接于所述机械臂的末端， 用于根据 所述机械臂的移动对所述待清 洗污物进行激光清洗； 所述控制器与 所述机械臂和所述激光清洗装置电连接， 所述控制器用于识别大 幅面应 用场景下的待清洗 污物， 并获取待清洗 污物位置； 所述控制器还用于根据 所述清洗污物位置， 控制所述机械臂中最匹配的机械臂搭载激 光清洗装置移动至待清洗 污物位置； 所述控制器还用于控制所述激光清洗装置对待清洗 污物进行清洗 。 2.根据权利要求1所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述机械臂搭载激光 清洗系统还包括车载装置， 所述车载装置包括移动台、 升降机构和回收装置， 所述升降机构 固定于所述移动台的台面上， 对应的所述机械臂一端固定连接于所述升降机构， 以使所述 机械臂能够上 下移动， 所述回收装置安装于所述移动台上。 3.根据权利要求2所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述控制器包括获取 装置， 所述 获取装置用于识别大幅面应用场景下的待清洗污物， 并获取待清洗污物位置， 所 述获取装置包括： 模型训练模块， 用于训练融合协调注意力机制的YOLOX模型； 图像获取模块， 用于基于改进的所述YOLOX模型获取待清洗 污物图像； 目标定位模块， 用于基于预设的坐标转换规则， 确定所述待清洗 污物图像的位置 。 4.根据权利要求3所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述控制器还包括机 械臂轨迹规划模块， 用于根据所述机械臂的位置以及待清洗污物图像的位置， 采用改进的 精英非支配排序遗传算法， 选择匹配的机械臂对相应的污物进行清洗， 并确定所述匹配的 机械臂从初始位置运动至待清洗 污物图像位置处的路径。 5.根据权利要求4所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述机械臂轨迹规划 模块包括初始路径确定模块、 期望路径确定模块和目标路径确定模块； 所述初始路径确定模块用于对所述改进的精英非支配排序遗传算法进行参数初始化 设置， 确定所述匹配的机 械臂运动的初始路径； 所述期望路径确定模块用于基于帕累托前沿， 根据所述初始路径确定期望路径； 所述目标路径确定模块用于根据精英策略， 确定期望路径的参数， 从而获得所述匹配 的机械臂运动的目标路径。 6.根据权利要求5所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述目标路径确定模 块包括排序群选择模块、 基于方向的交叉模块和自适应精度可控的变异模块； 所述排序群选择模块用于基于预设的排序群算法， 确定目标路径的可 行节点； 所述基于方向的交叉模块用于基于预设的方向交叉算法， 根据 所述目标路径的可行节 点， 确定目标路径的最优范围； 所述自适应精度 可控的变异模块用于基于所述预设的自适应机制， 以提高在所述目标 路径的最优范围内确定所述目标路径的速度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115246131 A 27.根据权利要求4所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述机械臂轨迹规划 模块还包括寻优模块， 所述 寻优模块用于从多条待选择的轨 迹中确定最匹配的目标路径。 8.根据权利要求5所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述初始路径可有以 下公式表达： 其中， 是一个二项式系数， Pi为构造贝塞尔曲线的给定控制点， T为行程时间， λ表示 归一化时间， 并且 满足t＝ λT， 为伯恩斯 坦基阶多 项式， 表示关节速度。 9.根据权利要求5所述的机械臂搭载激光清洗系统， 其特征在于， 所述期望路径可由如 下公式进行表达： 其中， f1(t)为总行程时间， f2(t)为执行机构扭矩的方差， τi(t)和 τi(t‑1)分别表示执行 机构在前一个和当前情况 下的扭矩， n表示机器臂关节的数量。 10.一种基于如权利要求1 ‑9任一项所述的机械臂搭载激光清洗系统 的清洗方法， 其特 征在于， 包括： 获取大幅面应用场景下的污物图像， 并基于预设的坐标转换规则， 确定所述待清洗污 物图像的位置； 根据所述待清洗污物图像的位置， 采用改进的精英非支配排序遗传算法， 确定所述最 匹配的机 械臂从初始位置运动至待清洗 污物图像位置处的目标路径； 根据所述待清洗污物图像的位置和所述目标路径， 通过移动所述最匹配的机械臂将所 述激光清洗装置移动至待清洗 污物图像的位置并对污物进行清洗 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115246131 A 3