工件表面轮廓线获取方法、干涉检测方法和相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工件表面轮廓线获取方法和一种机器人干涉检测方法，通过驱动机器人本体沿着已编辑好的示教轨迹运行，计算机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹，对表面轨迹进行数据处理，将其近似为工件表面轮廓线，然后根据获得的工件表面轮廓线进行机器人干涉检测，通过在仿真环境中，驱动机器人本体沿着示教轨迹逐点运行，检测机器人与工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。在无需工件三维模型的前提下，即可自动检测出机器人是否与工件发生干涉或碰撞，以及在何处发生干涉，能够降低机器人干涉检测系统的硬件成本，以及进行干涉检测的时间与人力成本。

【技术实现步骤摘要】
工件表面轮廓线获取方法、干涉检测方法和相关装置
本专利技术涉及计算机图形学领域，尤其是一种工件表面轮廓线获取方法、干涉检测方法和相关装置。
技术介绍
随着机器人在工业生产中的普及应用，越来越多的企业引入机器人代替人工，进行生产作业。通过示教方式预先规划机器人的运动轨迹，让机器人在生产过程中复现相应的轨迹从而完成某一特定的工序是常用的做法。但是实际生产过程中，机器人和工件是相对独立存在的，如果机器人仅仅按照预先规划好的轨迹机械地运行，难以感知工件的位置与形态，则有可能与工件发生机械碰撞导致损坏。现有的，可以通过增加传感器辅助时，传感器可以在很大程度上检测到碰撞可能发生，进而采取紧急制动措施，但这种做法一方面导致硬件成本增加，另一方面容易由于传感器误操作引起机器人的误动作。因此机器人复现示教轨迹前，在三维仿真环境下，对机器人与工件进行干涉检测是确保机器人安全运行的可行途径之一。目前绝大多数三维仿真环境中，对空间中两个物体进行干涉或碰撞检测时，通常需要提供被检测的两个物体的三维模型，机器人由于位置固定，其三维模型通常确定且不会轻易发生改变，但是工件的品种规格尺寸等却是经常变换的，得到其三维模型并不容易。而且实际生产过程中，大多数企业面临问题是：工件生产批量小、品种多，完成示教轨迹的编程已属不易，获取品种繁多的工件的详细三维模型会进一步耗费大量时间与人力，导致难以实现基于三维仿真的干涉检测。因此需要提出一种无需工件三维模型的干涉检测方法，操作者完成示教轨迹编程之后可直接在仿真环境中运行示教轨迹。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的是解决现有技术中机器人干涉检测需要工件三维模型导致的耗费人力物力，降低生产效率的问题，提供一种工件表面轮廓线获取方法、一种无需工件三维模型的机器人干涉检测方法、系统和相关装置。本专利技术所采用的技术方案是：第一方面，本专利技术提供一种工件表面轮廓线获取方法，包括步骤：获取示教轨迹步骤：获取工件的机器人示教轨迹，所述机器人包括机器人本体和机器人末端执行器；获取工件表面轨迹步骤：驱动所述机器人本体沿着示教轨迹运行时，所述机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹；轮廓线处理步骤：根据所述表面轨迹得到工件表面轮廓线。进一步地，所述获取示教轨迹步骤还包括：进一步地，所述轮廓线处理步骤还包括：数据处理，所述数据处理包括：抽稀处理和/或拟合处理。。第二方面，本专利技术还提供一种机器人干涉检测方法，包括步骤：获取工件轮廓线步骤：根据第一方面任一项所述的一种工件表面轮廓线获取方法获取工件的轮廓线；干涉检测步骤：指在仿真环境中，驱动机器人本体沿着所述示教轨迹逐点运行，检测机器人与所述工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。进一步地，还包括步骤：干涉点有效性判断步骤：指在获取的所述干涉点中去除孤立点。第三方面，本专利技术还提供一种机器人干涉检测装置，包括：获取示教轨迹模块：用于获取工件的机器人示教轨迹，所述机器人包括机器人本体和机器人末端执行器；获取工件表面轨迹模块：用于驱动所述机器人本体沿着示教轨迹运行时，所述机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹；获取工件轮廓线模块：用来对所述表面轨迹进行数据处理，得到工件表面轮廓线；干涉检测模块：用来在仿真环境中，驱动机器人本体沿着所述示教轨迹逐点运行，检测机器人与所述工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。第四方面，本专利技术还提供一种机器人干涉检测系统，包括：计算机、示教系统、机器人系统和工件；所述示教系统：用于提供示教轨迹；所述机器人系统：包括机器人本体、机器人控制器和机器人末端执行器，所述机器人末端执行器与所述机器人本体相连，所述机器人控制器与所述计算机相连；所述计算机：用于执行如第二方面任一项所述的一种机器人干涉检测方法，并将对应的控制指令发送至所述机器人控制器；所述工件：指机器人末端执行器的作业对象。进一步地，所述计算机还用来编辑所述示教轨迹，所述编辑包括：删除多余轨迹点和/或对轨迹进行平滑滤波。第五方面，本专利技术提供一种机器人干涉检测设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序，用于执行如第二方面任一项所述的方法。第六方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第二方面任一项所述的方法。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过获取工件的机器人示教轨迹，然后驱动机器人本体沿着示教轨迹运行时，机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹，对表面轨迹进行数据处理，将其近似为工件表面轮廓线，无需对工件进行详细的三维建模，只需通过机器人本体对其进行一次示教轨迹运行，即可得到近似的表面轮廓线，将其近似为工件的三维模型，充分利用现成的示教轨迹包含的有效信息，操作简单且成本低。另外，本专利技术还根据获得的工件表面轮廓线进行机器人干涉检测，通过在仿真环境中，驱动机器人本体沿着示教轨迹逐点运行，检测机器人与工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。在无需工件三维模型的前提下，即可自动检测出机器人是否与工件发生干涉或碰撞，以及在何处发生干涉，能够降低机器人干涉检测系统的硬件成本，以及进行干涉检测的时间与人力成本。并且整个干涉检测过程完全在仿真环境中实现，避免作业时，机器人与工件发生真实碰撞从而造成损坏的情况。另外，该干涉检测方法简单易学，一线作业工人即可学习操作，并将其用于焊接、涂胶、喷漆、施釉、打磨、抛光等作业工序中，完成机器人与工件的干涉检测过程。附图说明图1是本专利技术中工件表面轮廓线获取方法实施例一的实现流程图；图2是本专利技术中工件表面轮廓线获取方法实施例一的坐标系示意图；图3是本专利技术中工件表面轮廓线获取方法实施例一的机器人末端执行器坐标示意图；图4是本专利技术中机器人干涉检测方法实施例二的流程图；图5是本专利技术中机器人干涉检测方法实施例二的某一被加工工件示意图；图6是本专利技术中机器人干涉检测方法实施例二的一种表面轮廓线侧视图示意图；图7是本专利技术中机器人干涉检测方法实施例二的一种表面轮廓线立体视图示意图；图8是本专利技术中机器人干涉检测方法实施例二的具体实例示意图；图9是本专利技术中机器人干涉检测方法实施例二的具体实例局部示意图；图10是本专利技术中机器人干涉检测系统实施例三的结构框图；图11是本专利技术中机器人干涉检测装置实施例四的结构框图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术实施例中采用常见的六关节工业机器人作为具体的机器人实施对象，机器人至少包括机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工件表面轮廓线获取方法，其特征在于，包括步骤：获取示教轨迹步骤：获取工件的机器人示教轨迹，所述机器人包括机器人本体和机器人末端执行器；获取工件表面轨迹步骤：驱动所述机器人本体沿着示教轨迹运行时，所述机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹；轮廓线处理步骤：根据所述表面轨迹得到工件表面轮廓线。

【技术特征摘要】
1.一种工件表面轮廓线获取方法，其特征在于，包括步骤：获取示教轨迹步骤：获取工件的机器人示教轨迹，所述机器人包括机器人本体和机器人末端执行器；获取工件表面轨迹步骤：驱动所述机器人本体沿着示教轨迹运行时，所述机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹；轮廓线处理步骤：根据所述表面轨迹得到工件表面轮廓线。2.根据权利要求1所述的一种工件表面轮廓线获取方法，其特征在于，所述轮廓线处理步骤还包括：数据处理，所述数据处理包括：抽稀处理和/或拟合处理。3.一种机器人干涉检测方法，其特征在于，包括步骤：获取工件轮廓线步骤：根据权利要求1或2任一项所述的一种工件表面轮廓线获取方法获取工件的轮廓线；干涉检测步骤：在仿真环境中，驱动机器人本体沿着所述示教轨迹逐点运行，检测机器人与所述工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。4.根据权利要求3所述的一种机器人干涉检测方法，其特征在于，还包括步骤：干涉点有效性判断步骤：指在获取的所述干涉点中去除孤立点。5.一种机器人干涉检测装置，其特征在于，包括：获取示教轨迹模块：用于获取工件的机器人示教轨迹，所述机器人包括机器人本体和机器人末端执行器；获取工件表面轨迹模块：用于驱动所述机器人本体沿着示教轨迹运行时，所述机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹...

【专利技术属性】
技术研发人员：江金波，
申请(专利权)人：佛山市宸卡机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44