一种机器人示教编程系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种机器人示教编程系统，包括示教系统、位姿跟踪系统、物理机器人系统以及计算机；示教系统中，手持式示教工具连接示教控制器，示教数据采集器分别连接示教控制器和计算机；位姿跟踪系统中，摄像机组、位姿计算单元以及计算机顺次连接，跟踪标识物固定于手持式示教工具上；物理机器人系统中，物理机器人、物理机器人控制器和计算机顺次连接。本发明专利技术还提供一种机器人示教编程方法，通过建立坐标系、交互教示、数据后处理以及物理机器人控制实现示教编程。本发明专利技术的优点在于：通过一线工人使用手持式示教工具交互完成示教编程，编程方便且将示教人员的经验和技能体现在程序中，还能够进行增强现实仿真，及时发现机器人与工作场景的干涉。

A robot teaching programming system and method

The invention relates to a robot teaching programming system, including teaching system, pose tracking system, physical robot system and computer; teaching system, teaching tools to connect teaching hand-held controller, teaching data collector are respectively connected with teaching and computer controller; pose tracking system, camera group, pose a calculating unit and a computer connected, tracking marker fixed on the handheld teaching tool; physical robot system, physical robot, robot controller and computer in physics. The invention also provides a programming method of robot teaching, and realizes the teaching programming by establishing the coordinate system, interactive teaching, data post-processing and physical robot control. The invention has the advantages of teaching tools to complete the interaction teaching programming through the use of hand-held front-line workers, programming easy and the teaching staff experience and skills embodied in the program, but also to enhance reality simulation, discover the robot and the working scene of interference.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人示教编程系统及方法
本专利技术涉及一种机器人示教编程系统及方法，属于计算机控制与机器人领域，可用于机器人焊接、涂胶、喷漆、打磨、抛光、装配等作业用的示教编程。
技术介绍
当前机器人在焊接、涂胶、去毛刺、装配、喷漆等领域中广泛应用，机器人编程是机器人应用中的关键问题之一，当前主要有离线编程和在线示教的方式。离线示教需要在计算机中建立机械手及其工作环境的模型，通过人机交互操作和控制，离线计算和规划出作业轨迹，在确认无误后将作业轨迹发送到机械手，实现机械手编程。离线示教方式需要在计算机中建立工作环境的三维模型，需要操作人员具备一定的技术知识，普通工人需要经过长时间的培训后才能熟练使用。另外离线示教的方式难以将一线工人积累的工艺经验和知识（如焊接、涂胶、喷漆、打磨等）融入到轨迹规划中。传统的示教盒示教和牵引末端示教操作不便，例如，采用体感传感器追踪人体骨骼点运动轨迹的方式进行示教编程，示教过程中记录的是各关节的旋转角度而不是末端执行器（即手持式示教工具）的方位，而且该类方法也无法将复杂的操作工艺融入到路径规划中，有些机器人还不具备牵引示教功能。同时，现有的编程方法使用难度大、操作不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人示教编程系统，其特征在于：包括示教系统、位姿跟踪系统、物理机器人系统以及计算机(40)；所述示教系统包括手持式示教工具(11)、示教控制器(12)以及示教数据采集器(13)，所述示教数据采集器(13)用于采集手持式示教工具(11)在被操作部件(50)上操作时的工艺参数，所述手持式示教工具(11)连接示教控制器(12)，所述示教数据采集器(13)分别连接所述示教控制器(12)和计算机(40)；所述位姿跟踪系统包括摄像机组(21)、跟踪标识物(22)以及位姿计算单元(23)，所述摄像机组(21)至少包含两个摄像机，所述摄像机组(21)固定于所述被操作部件(50)的上方，所述摄像机组(21...

【技术特征摘要】
1.一种机器人示教编程系统，其特征在于：包括示教系统、位姿跟踪系统、物理机器人系统以及计算机(40)；所述示教系统包括手持式示教工具(11)、示教控制器(12)以及示教数据采集器(13)，所述示教数据采集器(13)用于采集手持式示教工具(11)在被操作部件(50)上操作时的工艺参数，所述手持式示教工具(11)连接示教控制器(12)，所述示教数据采集器(13)分别连接所述示教控制器(12)和计算机(40)；所述位姿跟踪系统包括摄像机组(21)、跟踪标识物(22)以及位姿计算单元(23)，所述摄像机组(21)至少包含两个摄像机，所述摄像机组(21)固定于所述被操作部件(50)的上方，所述摄像机组(21)连接所述位姿计算单元(23)，所述位姿计算单元(23)连接所述计算机(40)，所述跟踪标识物(22)固定于所述手持式示教工具(11)上；物理机器人系统包括用以提供物理机器人坐标系的物理机器人(31)和物理机器人控制器(32)，所述物理机器人(31)连接所述物理机器人控制器(32)，所述物理机器人控制器(32)连接所述计算机(40)。2.根据权利要求1所述的一种机器人示教编程系统，其特征在于：还包括头戴式增强现实显示器(70)，所述位姿跟踪系统还包括注册标识物(24)，所述头戴式增强现实显示器(70)连接所述计算机(40)，所述注册标识物(24)固定于所述头戴式增强现实显示器(70)上。3.根据权利要求1所述的一种机器人示教编程系统，其特征在于：所述手持式示教工具的数量为至少一个。4.根据权利要求1所述的一种机器人示教编程系统，其特征在于：所述跟踪标识物(22)为至少4个跟踪标志点。5.根据权利要求2所述的一种机器人示教编程系统，其特征在于：所述注册标识物(24)为至少4个注册标志点。6.一种机器人示教编程方法，其特征在于，该方法是基于权利要求1所述机器人示教编程系统实现的，具体步骤如下：步骤10、建立坐标系：包括建立位姿跟踪系统坐标系：在所述位姿计算单元(23)上建立所述位姿跟踪系统坐标系，并且使其与物理机器人坐标系重合；所述物理机器人坐标系为所述物理机器人(31)自带固有的；建立手持式示教工具坐标系：将手持式示教工具(11)安装在所述物理机器人(31)上，将跟踪标识物(22)固定在手持式示教工具(11)上，把手持式示教工具(11)的刀位点定义为所述手持式示教工具坐标系的原点，并使所述手持式示教工具(11)在所述物理机器人坐标系下的姿态为（0,0,0）时，使所述手持式示教工具坐标系的坐标轴方向与所述位姿跟踪系统坐标系的坐标轴及坐标轴方向一致；步骤20、交互示教：示教人员(60)手握所述手持式示教工具(11)对被操作部件(50)进行实际操作，所述摄像机组(21)将拍摄到图像传递至位姿计算单元(23)，由位姿计算单元(23)计算跟踪所述跟踪标识物(22)的位姿，得到所述手持式示教工具(11)的实时位置和姿态；所述位姿计算单元(23)将所述手持式示教工具(11)的实时位置和姿态发送至计算机(40)；同时，通过示教数据采集器(13)采集示教控制器(12)上的实时工艺参数，然后发送至计算机(40)；计算机(40)记录所述手持式示教工具(11)的实时位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成军，张石磊，李东年，洪军，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37