[發(fā)明專利]一種基于增強現(xiàn)實的機器人示教再現(xiàn)方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711291805.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108161882B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張平;陳偕權(quán);杜廣龍;陳曉丹;李方;陳明軒
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J3/00
• 分類號: B25J3/00;B25J9/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開了一種基于增強現(xiàn)實的機器人示教方法及裝置。方法包括以下步驟：對體感設(shè)備獲取的手勢位姿進行濾波處理與數(shù)據(jù)優(yōu)化；將優(yōu)化后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給增強現(xiàn)實設(shè)備，驅(qū)動AR設(shè)備中虛擬機器人再現(xiàn)操作者的示教軌跡；示教者從增強現(xiàn)實設(shè)備中觀察虛擬機器人的再現(xiàn)軌跡，通過語音調(diào)整誤差較大的示教點，并修改之前的示教點，重復操作直至所有示教點的誤差都在滿意的限度內(nèi)，則示教完成；將最終的示教軌跡轉(zhuǎn)化為驅(qū)動真實機器人所需的關(guān)節(jié)角，控制真實機器人再現(xiàn)操作者的示教路徑。本發(fā)明的裝置包括體感設(shè)備、PC機、麥克風、光學透視式增強現(xiàn)實設(shè)備、WiFi路由器和機器人。本發(fā)明具有對示教者專業(yè)要求低，避免損壞作業(yè)機器人，重復效率高等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機器人示教領(lǐng)域，特別是涉及一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)的機器人在線示教再現(xiàn)方法及裝置。

背景技術(shù)

機器人從60年代誕生發(fā)展到現(xiàn)在，經(jīng)歷了三代：示教再現(xiàn)機器人、有感知能力機器人和智能機器人，然而示教再現(xiàn)型機器人仍然是工業(yè)領(lǐng)域應用最多的機器人。

機器人示教的目的是為了獲得機器人完成作業(yè)所需的位姿，其示教方法可分為在線示教和離線示教。在線示教方式的缺點是示教過程繁瑣費時，需要根據(jù)工作任務反復調(diào)整機器人的姿態(tài)，時效性差，而且很難規(guī)劃復雜的工作路徑。離線示教是利用計算機圖形學技術(shù)建立機器人及其工作環(huán)境的幾何模型，然后對機器人所要完成的任務進行離線規(guī)劃和編程，并對結(jié)果進行動態(tài)仿真，最后將滿足要求的示教路徑傳送給機器人控制器。離線示教方式的缺點是建模過程比較復雜，且模型與真實環(huán)境存在偏差，示教再現(xiàn)前需要進行相應的校正，對編程人員要求較高。

隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到了廣泛的應用，在機器人示教領(lǐng)域形成了一種新的虛擬示教方法。為了進行虛擬示教，需要機器人及其工作環(huán)境的完整描述的CAD模型。此CAD模型存在著對真實場景模擬精度不高的問題，在一個松結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中對機器人任務進行示教需要做許多標定和工件定位的工作，這是虛擬示教方式的缺點。

對此近年來公開了采用增強現(xiàn)實技術(shù)來提高機器人示教方法操作性的方法和裝置。

中國專利號：CN106363637A，名稱：一種機器人快速示教方法及裝置，該發(fā)明公開了一種增強現(xiàn)實環(huán)境中的機器人快速示教方法及裝置，采用手勢完成機器人示教過程，并通過語音對示教的動作進行命名，增強現(xiàn)實設(shè)備捕捉周圍環(huán)境信息構(gòu)成三維場景在顯示屏上顯示。然而該發(fā)明只是將語音用于示教動作的命名，沒有利用語音指令的精確性對手勢示教過程的誤差進行優(yōu)化，且未充分利用增強現(xiàn)實技術(shù)的虛實疊加特性來降低誤操作對真實機器人和工件的損害，僅作為顯示設(shè)備。

中國專利號：CN106863295A，名稱：機器人系統(tǒng)，該發(fā)明公開了一種具備影像顯示裝置的機器人系統(tǒng)，該影像顯示裝置利用增強現(xiàn)實處理技術(shù)來將虛擬物體的圖像疊加在機器人的影像上進行顯示。該裝置可以在沒有機器人末端執(zhí)行器的情況下完成機器人示教，然而，這種靠圖像識別處理來完成虛實物體疊加的方式需要大量的計算量。

綜上，目前機器人示教迫切需要一種自然、高效、安全、直觀的示教編程方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于增強現(xiàn)實的機器人示教再現(xiàn)方法及裝置。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是。

一種基于增強現(xiàn)實的機器人示教再現(xiàn)方法，包括以下步驟：

S1、啟動示教模式，體感設(shè)備獲取手勢的位置與姿態(tài)

S1、啟動示教模式，體感設(shè)備獲取手勢的位置與姿態(tài)；

S2、對S1中獲取的手勢位姿進行濾波處理與數(shù)據(jù)優(yōu)化；

S3、將優(yōu)化后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給光學透視式增強現(xiàn)實設(shè)備，驅(qū)動AR設(shè)備中虛擬機器人再現(xiàn)操作者的示教軌跡；