[發明專利]基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程系統及方法

有效

• 申請號: 201810209532.4
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108481323B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 鄒怡蓉;劉佳君;吳哲明;馬明星;李培旭
• 申請（專利權）人: 清華大學天津高端裝備研究院洛陽先進制造產業研發基地
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B23K37/00
• 代理公司: 洛陽華和知識產權代理事務所(普通合伙) 41203
• 代理人: 劉亞莉

1.一種基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程方法，其特征在于該方法利用機器人運動軌跡自動編程系統實現，所述機器人運動軌跡自動編程系統包括示教系統、機器人系統、數據處理系統（8）以及待加工工件，

示教系統包括頭盔式增強現實顯示裝置（7）、攝像機系統（9），頭盔式增強現實顯示裝置模擬增強現實場景，疊加虛擬工件的三維模型；攝像機系統布置在現實場景的上方；

機器人系統包括手持式機器人控制面板（1）、機器人控制器（2）、工業機器人（3）、跟蹤傳感器，手持式機器人控制面板輸入信息至機器人控制器，機器人控制器輸出控制工業機器人動作；工業機器人上裝設有末端執行器和跟蹤傳感器，末端執行器用于依次接觸待加工工件上對應的特征對象，并采集一系列特征點；

跟蹤傳感器、攝像機系統分別與數據處理系統連接，數據處理系統與機器人控制器連接；

待加工工件放置在工作臺基座（5）上；

該方法包括如下步驟：

通過頭盔式增強現實顯示裝置，在視野中疊加顯示虛擬工件的三維模型，將待加工工件調整放置在與三維模型重合的位置；

在增強現實場景中，指定虛擬工件三維模型的一系列特征對象的組合用于模型匹配；

手動操作工業機器人使得末端執行器依次接觸待加工工件上對應的特征對象，采集一系列特征點，并根據工業機器人各關節姿態計算出特征點在工業機器人基坐標系中的坐標；

將特征點在工業機器人基坐標系中的坐標與虛擬工件三維模型進行匹配，建立工業機器人基坐標系與虛擬工件坐標系之間的轉換矩陣[R(δ),T(δ)]，其中R是旋轉矩陣，T是平移矩陣，δ是機器人關節角向量；

通過轉換矩陣[R(δ),T(δ)]將根據虛擬工件三維模型生成的運動軌跡變換到工業機器人基坐標系中，生成工業機器人運動軌跡。

2.根據權利要求1所述的基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程方法，其特征在于用于模型匹配的特征對象，能夠唯一確定虛擬工件三維模型的位置與姿態，包括如下組合：兩條不共面的棱邊、一條棱邊和一個與之不平行且不正交的面、兩個不平行的平面和一條與兩者交線不共面的棱邊。

3.根據權利要求2所述的基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程方法，其特征在于用于模型匹配的特征對象中所述棱邊包括直線、圓弧。

4.根據權利要求3所述的基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程方法，其特征在于對于直線特征，采集的特征點不少于兩個；對于圓弧特征，采集的特征點不少于三個。

5.根據權利要求2所述的基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程方法，其特征在于用于模型匹配的特征對象中所述面包括平面、柱面、錐面。

6.根據權利要求5所述的基于增強現實的機器人運動軌跡自動編程方法，其特征在于對于平面、柱面、錐面特征，采集的特征點包括不少于三個不共線的點。