一种基于视觉的机器人示教方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉的机器人示教方法，基于示教手柄实现，包括以下步骤：A.对示教手柄的中心点O进行双目视觉系统中的位置标定；B.手握示教手柄按示教期望轨迹进行移动，由双目视觉系统采集示教手柄的四个小球在双目视觉坐标系c下的位置；C.对示教手柄进行位姿估计得到机器人运动轨迹；D.将得到的机器人运动轨迹传送给机器人，由机器人运行到给定的位置，实现示教手柄移动曲线轨迹的再现。本发明专利技术的示教方法可实现对复杂的曲线轨迹快速示教，大大减少编程的时间，提高了示教编程的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的机器人示教方法
本专利技术涉及机器人示教
，特别涉及一种基于视觉的机器人示教方法。
技术介绍
示教编程是机器人的基本功能，传统的示教编程方式为工人操作示教器使机器人沿着预先定义的某个虚拟的方向(坐标系的某个轴)移动或者旋转机器人，要求操作人员对坐标系的方向熟悉；在对某个点进行示教编程时需要不断地示教-观察-再示教不断重复，直到目标点。因此，传统的示教编程存在对操作人员要求高、编程繁琐困难、效率低、难以示教复杂的曲线轨迹等诸多缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
中不足，提供一种基于视觉的机器人示教方法，可快速地应用于负载曲线、姿态变化较大的曲线的示教，以达到工人操作示教手柄在空间中示教三维曲线，机器人实时记录下示教轨迹的位置和姿态，并能够再现该三维曲线。为了达到上述的技术效果，本专利技术采取以下技术方案：一种基于视觉的机器人示教方法，基于示教手柄实现，所述示教手柄上固定有四个小球且其球心分别为Pa、Pb、Pc、Pd；所述基于视觉的机器人示教方法包括以下步骤：...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，基于示教手柄实现，所述示教手柄上固定有四个小球且其球心分别为Pa、Pb、Pc、Pd；/n所述基于视觉的机器人示教方法包括以下步骤：/nA.对示教手柄的中心点O进行双目视觉系统中的位置标定；/nB.手握示教手柄按示教期望轨迹进行移动，由双目视觉系统采集示教手柄的四个小球在双目视觉坐标系c下的位置；/nC.对示教手柄进行位姿估计得到机器人运动轨迹；/nD.将得到的机器人运动轨迹传送给机器人，由机器人运行到给定的位置，实现示教手柄移动曲线轨迹的再现。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，基于示教手柄实现，所述示教手柄上固定有四个小球且其球心分别为Pa、Pb、Pc、Pd；
所述基于视觉的机器人示教方法包括以下步骤：
A.对示教手柄的中心点O进行双目视觉系统中的位置标定；
B.手握示教手柄按示教期望轨迹进行移动，由双目视觉系统采集示教手柄的四个小球在双目视觉坐标系c下的位置；
C.对示教手柄进行位姿估计得到机器人运动轨迹；
D.将得到的机器人运动轨迹传送给机器人，由机器人运行到给定的位置，实现示教手柄移动曲线轨迹的再现。


2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，所述四个小球分别与示教手柄的四角固定连接，且Pa、Pb、Pc、Pd中每两个点之间的距离不相等，在示教手柄上建立有手柄坐标系o，且该手柄坐标系以示教手柄的中心点为原点，X轴方向与PaPc连线方向平行，Y轴方向与PaPb连线方向平行，Z轴方向与Pa、Pb、Pc所在平面的垂线方向平行；将Pa、Pb、Pc、Pd在手柄坐标系o下的位置分别记为oPa、oPb、oPc、oPd，则：



其中，d3为Pd到Pa、Pb、Pc三点所确定的平面的距离。


3.根据权利要求2所述的一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A1.将示教手柄固定在机器人的末端法兰盘上，移动机器人使示教手柄位于双目视觉系统的视觉范围内的点1，记录此时示教手柄的中心点O在机器人基坐标系b下的位置bPr01，并记录此时四个小球的球心在双目视觉坐标系c下的位置，分别为：cPa01、cPb01、cPc01、cPd01；
A2.移动机器人使示教手柄位于双目视觉系统的视觉范围内的点2，记录此时示教手柄的中心点O在机器人基坐标系b下的位置bPr02，并记录此时四个小球的球心在双目视觉坐标系c下的位置，分别为：cPa02、cPb02、cPc02、cPd02；
A3.移动机器人使示教手柄位于双目视觉系统的视觉范围内的点3，记录此时示教手柄的中心点O在机器人基坐标系b下的位置bPr03，并记录此时四个小球的球心在双目视觉坐标系c下的位置，分别为：cPa03、cPb03、cPc03、cPd03。


4.根据权利要求3所述的一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，所述点2及点3距离点1的距离应不小于预设阈值，且点1与点2的连线与点2与点3的连线之间的夹角需满足预设角度范围。


5.根据权利要求3所述的一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，所述步骤B包括：
B1.将示教手柄从机器人上取下，手握示教手柄按示教期望轨迹进行移动；
B2.双目视觉系统每隔m秒即采集一次四个球心的位置且分别记为Pai、Pbi、Pci、Pdi；其中，i表示采样周期，i＝1,2,3......，记此时四个球心点在双目视觉坐标系c下的位置如下：





6.根据权利要求5所述的一种基于视觉的机器人示教方法，其特征在于，所述步骤C包括：
C1.设手柄坐标系o在双目视觉坐标系c下的位姿为：



px、py、pz、C、B、A均为待求解的变量，其中，C、B、A分别表示绕双目视觉坐标系c的Z轴、Y轴、X轴旋转的角度，px、py、pz表示沿双目视觉坐标系c的X、Y、Z轴平移的距离；
C2.已知Pa、Pb、Pc、Pd在手柄坐标系o下的位置分别为oPa、oPb、oPc、oPd，根据坐标系变换规则，Pa、Pb、Pc、Pd在双目视觉坐标系c下的位置为cPa、cPb、cPc、cPd，则：












C3.将公式(1)、(2)、(3)带入公式(4-1)到(4-4)可得到关于px、py、pz、C、B、A的非线性表达式即(5-1)到(5-12)共12个等式：
F1＝px+d2*(cos(A)*sin(C)-cos(C)*sin(A)*sin(B))-d1*cos(B)*cos(C)-xa＝0(5-1)
F2＝py-d2*(cos(A)*cos...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金桥，蔡平安，谷菲，
申请(专利权)人：成都卡诺普自动化控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51