基于激光测距装置的机器人示教方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于激光测距装置的机器人示教方法及装置，方法包括：记录每种情况下激光测距装置所测出的第一距离、机器人工具端位于机器人基坐标的第一位姿；根据参考点的空间位姿、第一距离和第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿；发射激光线到示教点上，并记录第二距离、机器人工具端位于机器人基坐标的第三位姿；最后根据各个位姿和第二距离计算示教点位于机器人基坐标的目标位姿，以完成示教。由此，既可以在机器人可及的范围内实现机器人示教，而且还可以在超出机器人可及的范围实现机器人的非接触示教，应用范围广泛，而且在示教之前进行标定可以保证示教的可靠性、准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于激光测距装置的机器人示教方法及装置


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种基于激光测距装置的机器人示教方法和一种基于激光测距装置的机器人示教装置。

技术介绍

[0002]机器人正确的工作，离不开机器人编程。而机器人编程，首先需要知道机器人的工作位姿。获取工作位姿最便利的方式就是利用机器人示教。利用机器人的人机控制系统，将机器人末端或机器人工具的末端移动到其工作位姿，并记录下当前路点，即可完成一次示教。或者利用人工拖动的方式，将机器人拖动到工作位姿，也可以完成同样的工作。一系列工作路点的组合，构成机器人的工作轨迹。
[0003]通过机器人示教获取的机器人空间位姿，不仅仅可以实现机器人编程。利用不同空间位姿的组合，可以完成许多其他重要的功能，比如建立或标定用户坐标系，建立工件坐标系，标定工具坐标系等等。
[0004]相关技术中，受到机器人工作范围的限制，所有上述方案提及的空间位姿，都需要在机器人可及的范围内，对于超出机器人可及的范围，由于无法获取准确的位姿信息，无法记录，也就无法完成上述提到的所有功能。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决相关技术中对于超出机器人可及的范围，无法获取准确的位姿信息的问题，提出了如下技术方案。
[0006]本专利技术第一方面实施例提出了一种基于激光测距装置的机器人示教方法，所述激光测距装置安装于所述机器人机械臂工具端，所述方法包括以下步骤：确定机器人机械臂空间内、机器人机械臂外的一个参考点及所述参考点的空间位姿；移动所述机器人机械臂工具端带动所述激光测距装置，分别在多种情况下使所述激光测距装置发射的激光线与被照射物体平面形成一个点，并使形成的点与所述参考点重合，同时在所述形成的点与所述参考点重合时，记录每种情况下所述激光测距装置所测出的第一距离、机器人机械臂工具端位于机器人基坐标的第一位姿，其中在多种情况下，所述激光测距装置与所述被照射物体平面之间的距离各不相同；根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一距离和所述第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿；确定示教点，移动所述机器人机械臂工具端带动所述激光测距装置使所述激光测距装置发射激光线到所述示教点上，并记录所述激光测距装置所测出的第二距离、机器人机械臂工具端位于机器人基坐标的第三位姿；根据所述第二距离、所述第三位姿、所述第二位姿、所述空间位姿和所述第一位姿，计算所述示教点位于机器人基坐标的目标位姿，以完成示教。
[0007]另外，根据本专利技术上述实施例的基于激光测距装置的机器人示教方法还可以具有如下附加的技术特征。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一
距离和所述第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，包括：根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一位姿，计算所述激光线在机器人工具坐标的方向向量；根据所述第一距离、所述第一位姿、所述方向向量和所述参考点的空间位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一距离和所述第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，包括：根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一位姿，计算所有情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿，并计算所述激光线在机器人工具坐标的方向向量；根据所述第一距离、所述第四位姿和所述方向向量，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述多种情况包括两种情况。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，根据所述第一距离、所述第四位姿和所述方向向量，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，包括：将所述方向向量归一化为单位向量；根据所述单位向量、所有情况中任一情况下的第一距离和第四位姿计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式计算每种情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿：
[0013]DinFi＝BinFi*DinB
[0014]其中，DinFi表示在第i种情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿，BinFi表示在第i种情况下所述机器人基坐标位于机器人工具坐标的第五位姿，所述第五位姿是对所述第一位姿进行求逆得到的，DinB表示所述参考点的空间位姿。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式计算激光线在工具端坐标的方向向量Lvec(x,y,z)，其中：
[0016]Lvec.x＝DinF2.x
–
DinF1.x
[0017]Lvec.y＝DinF2.y
–
DinF1.y
[0018]Lvec.z＝DinF2.z
–
DinF1.z
[0019]其中，Lvec.x、Lvec.y和Lvec.z分别表示激光线在机器人工具坐标的x方向的方向向量、y方向的方向向量和z方向的方向向量，DinF2.x、DinF2.y和DinF2.z分别表示第二种情况下所述第四位姿对应的x坐标值、y坐标值和z坐标值，DinF1.x、DinF1.y和DinF1.z分别表示第一种情况下所述第四位姿对应的x坐标值、y坐标值和z坐标值。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿：
[0021]LSinF(x,y,z)＝DinF1(x,y,z)
–
Lnormal(x,y,z)*L1
[0022]其中，LSinF表示激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，LSinF(x,y,z)表示所述第二位姿中的位置，DinF1表示第一种情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿，DinF1(x,y,z)表示第一种情况下所述第四位姿中的位置，Lnormal(x,y,z)表示所述方向向量的单位向量，L1表示第一种情况下所述激光测距装置所测出的第一距离。
[0023]根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式计算所述示教点位于机器人基坐标的目标位姿：
[0024]PinFn(x,y,z)＝LSinF(x,y,z)+Lnormal(x,y,z)*Ln
[0025]PinBn＝FinBn*PinFn
[0026]其中，PinFn表示所述示教点位于机器人工具坐标的第六位姿，PinFn(x,y,z)表示所述第六位姿中的位置，LSinF表示激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，LSinF(x,y,z)表示所述第二位姿中的位置，Lnormal(x,y,z)表示所述方向向量的单位向量，Ln表示所述激光测距装置所测出的第二距离，PinBn表示所述示教点位于机器人基坐标的目标位姿，FinBn表示机器人机械臂工具端位于机器人基坐标的第三位姿。
[0027]本专利技术第二方面实施例提出了一种基于激光测距装置的机器人示教装置，所述激光测距装置安装于所述机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，所述激光测距装置安装于所述机器人机械臂工具端，所述方法包括以下步骤：确定机器人机械臂空间内、机器人机械臂外的一个参考点及所述参考点的空间位姿；移动所述机器人机械臂工具端带动所述激光测距装置，分别在多种情况下使所述激光测距装置发射的激光线与被照射物体平面形成一个点，并使形成的点与所述参考点重合，同时在所述形成的点与所述参考点重合时，记录每种情况下所述激光测距装置所测出的第一距离、机器人机械臂工具端位于机器人基坐标的第一位姿，其中在多种情况下，所述激光测距装置与所述被照射物体平面之间的距离各不相同；根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一距离和所述第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿；确定示教点，移动所述机器人机械臂工具端带动所述激光测距装置使所述激光测距装置发射激光线到所述示教点上，并记录所述激光测距装置所测出的第二距离、机器人机械臂工具端位于机器人基坐标的第三位姿；根据所述第二距离、所述第三位姿、所述第二位姿、所述空间位姿和所述第一位姿，计算所述示教点位于机器人基坐标的目标位姿，以完成示教。2.根据权利要求1所述的基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一距离和所述第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，包括：根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一位姿，计算所述激光线在机器人工具坐标的方向向量；根据所述第一距离、所述第一位姿、所述方向向量和所述参考点的空间位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿。3.根据权利要求2所述的基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一距离和所述第一位姿，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，包括：根据所述参考点的空间位姿、所有情况下的所述第一位姿，计算所有情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿，并计算所述激光线在机器人工具坐标的方向向量；根据所述第一距离、所述第四位姿和所述方向向量，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿。4.根据权利要求3所述的基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，所述多种情况包括两种情况。5.根据权利要求4所述的基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，根据所述第一距离、所述第四位姿和所述方向向量，计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿，包括：将所述方向向量归一化为单位向量；根据所述单位向量、所有情况中任一情况下的第一距离和第四位姿计算激光线发射点位于机器人工具坐标的第二位姿。6.根据权利要求3所述的基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，根据以下公式计算每种情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿：
DinFi＝BinFi*DinB其中，DinFi表示在第i种情况下所述参考点位于机器人工具坐标的第四位姿，BinFi表示在第i种情况下所述机器人基坐标位于机器人工具坐标的第五位姿，所述第五位姿是对所述第一位姿进行求逆得到的，DinB表示所述参考点的空间位姿。7.根据权利要求6所述的基于激光测距装置的机器人示教方法，其特征在于，根据以下公式计算激光线在工具端坐标的方向向量Lvec(x,y,z)，其中：Lvec.x＝DinF2.x
–
DinF1.xLvec....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋仲康，崔元洋，王申，
申请(专利权)人：遨博江苏机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：