[發明專利]一種利用手臂肌電信號與動作捕捉信號的噴涂機器人示教方法及裝置

有效

• 申請號: 201910048545.2
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109676615B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 王道明;黃子桐;訾斌;王正雨;錢森;錢鈞;王亞坤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B25J9/22
• 分類號: B25J9/22;B25J9/16;B05B13/04
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 徐偉

本發明涉及一種利用手臂肌電信號與動作捕捉信號的噴涂機器人示教方法及裝置，包括開啟系統、采集肌電信號和動作捕捉信號、生成最佳運動軌跡、驗證最佳運動軌跡等步驟。由上述技術方案可知，本方法主要采用主從臂異構控制的方法，通過計算機采集人體手臂的肌電信號及動作捕捉信號，經過在噴涂機器人虛擬模型上的多次示教后，生成一條最優的運動軌跡發送給噴涂機器人。

技術領域

本發明涉及噴涂機器人領域，具體涉及一種利用手臂肌電信號與動作捕捉信號的噴涂機器人示教方法及裝置。

背景技術

目前，生產所用的噴涂機器人，大多數是由專業編程人員在使用前將運動軌跡編寫程序輸入系統，完成后才可投入生產使用，但是這種固定式運動軌跡在使用中局限性較大，無法隨著環境或工件的變化而變化，必須重新在系統中輸入程序，此類機器人在使用期間對操作員工要求高，普通員工很難上手使用，環境適應性低，無法達到自動化、智能化的要求，所以直接示教技術在該領域是被迫切需要的。然而傳統的示教方法也有其缺點：第一，由于噴涂機器人示教的特殊性，操作人員需要在噴涂房里直接與有害氣體接觸，對身體健康是有一定的危害，第二，在示教過程中，操作人員需要手動去移動噴頭來完成整條運動軌跡，整個過程是比較費時且費力的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用手臂肌電信號與動作捕捉信號的噴涂機器人示教方法，該示教方法可以實現快速省力的精確示教，且可使操作人員在沒有涂料傷害的環境下省時省力地完成整個示教過程。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案，包括以下步驟：

步驟1：開啟示教系統，進行系統初始化，將光學動作捕捉相機擺放到初始位置；

步驟2：檢測系統以及各個設備之間的通訊狀態是否正常；

步驟3：在操作人員手臂上的特定區域粘貼表面肌電電極，在操作人員手臂的關節處粘貼Marker標識點，并檢測信號傳輸是否正常；

步驟4：將噴涂機器人虛擬模型、噴涂機器人以及操作人員的手臂調整成位置相對應的初始姿態；

步驟5：操作人員根據待噴涂件的噴涂軌跡需要，開始手臂運動進行主動示教；

步驟6：表面肌電電極將采集到的肌電信號通過八通道無線肌電儀傳遞給計算機；

步驟7：步驟6的同時，光學動作捕捉相機對Marker標識點進行追蹤與檢測，并將捕捉到的動作捕捉信號傳遞給計算機；

步驟8：計算機對采集到的肌電信號和動作捕捉信號進行處理，形成基于肌電信號的軌跡模式一及基于動作捕捉信號的軌跡模式二，并在噴涂機器人虛擬模型上生成軌跡模式一及軌跡模式二的示教軌跡；

步驟9：經過多次示教后，計算機內通過機器學習將步驟8中兩種軌跡模式下的多條示教軌跡融合為一條最優運動軌跡，并將此最優運動軌跡保存；

步驟10：將最優運動軌跡加載到噴涂機器人的控制系統，并在現實場景中驗證該最優運動軌跡是否符合現實噴涂要求；

步驟11：如最優運動軌跡滿足現實噴涂效果，則保存此條最優軌跡，并用于大批量的噴涂任務；否則返回步驟4重新示教，直至得到一條滿足現實噴涂要求的最優運動軌跡；

步驟12：完成示教，摘除操作人員的表面肌電電極與Marker標識點，關閉示教系統。

步驟3中，所述的表面肌電電極共設置八塊，分別粘貼于操作人員手臂的二頭肌、三頭肌、前三角肌、后三角肌、尺側腕屈肌、尺側腕伸肌、橈側腕屈機及橈側腕伸肌處。

步驟3中，所述的Marker標識點共設置四處，分別粘貼在操作人員手臂的肩關節、肘關節、腕關節以及手指的任意一個指尖上。

步驟3中，所述的Marker標識點為表面覆蓋有反光材質的反光球或標記物。