[發(fā)明專利]用于實訓(xùn)的機(jī)器人的末端軌跡采集及跟蹤方法和裝置

有效

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• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110328669B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃婷;盛力源
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇匯博機(jī)器人技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 陳松

本發(fā)明提供了用于實訓(xùn)的機(jī)器人的末端軌跡采集及跟蹤方法和裝置，其可以廣泛用于機(jī)器人實訓(xùn)中，讓實訓(xùn)者們可以清楚直觀的看到機(jī)器人的運動過程，方法包括以下步驟：將相機(jī)通過末端法蘭安裝在軌跡指針的一側(cè)，相機(jī)的鏡頭中能夠拍攝到軌跡指針的針尖，計算得到針尖位置相對于機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的偏移量；相機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到需要跟蹤的軌跡，同時得到軌跡的每個像素點在相機(jī)坐標(biāo)系下的位置；通過步驟1得到的針尖位置相對于機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的偏移量和步驟2得到的軌跡，得到軌跡在機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系下的位置，機(jī)器人根據(jù)得到軌跡在機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系下的位置，通過針尖進(jìn)行軌跡跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多軸機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于實訓(xùn)的機(jī)器人的末端軌跡采集及跟蹤方法和裝置。

背景技術(shù)

機(jī)器人要完成一定的動作，很多情況下要求機(jī)器人末端執(zhí)行件(End effector)沿著給定的軌跡，按照一定的速度及加速度要求運動。

例如，用戶只需給出抓手的目標(biāo)位姿，需要確定到達(dá)該目標(biāo)的路徑點、持續(xù)時間、運動速度等軌跡參數(shù)，并在計算機(jī)內(nèi)部描述所要求的軌跡。最后，對內(nèi)部描述的軌跡，實時計算機(jī)器人運動的位移、速度和加速度，生成運動軌跡。對機(jī)器人末端軌跡進(jìn)行描述，可以直觀的反映機(jī)器人的運動過程。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了用于實訓(xùn)的機(jī)器人的末端軌跡采集及跟蹤方法和裝置，其可以廣泛用于機(jī)器人實訓(xùn)中，讓實訓(xùn)者們可以清楚直觀的看到機(jī)器人的運動過程。

其技術(shù)方案是這樣的：用于實訓(xùn)的機(jī)器人的末端軌跡采集及跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將相機(jī)通過末端法蘭安裝在軌跡指針的一側(cè)，相機(jī)的鏡頭中能夠拍攝到軌跡指針的針尖，計算得到針尖位置相對于機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的偏移量；

步驟2：相機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到需要跟蹤的軌跡，同時得到軌跡的每個像素點在相機(jī)坐標(biāo)系下的位置；

步驟3：通過步驟1得到的針尖位置相對于機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的偏移量和步驟2 得到的軌跡，得到軌跡在機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系下的位置，機(jī)器人根據(jù)得到軌跡在機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系下的位置，通過針尖進(jìn)行軌跡跟蹤。

進(jìn)一步的，在步驟1中，通過手眼標(biāo)定方法，得到相機(jī)坐標(biāo)系與機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的變換關(guān)系矩陣T1，根據(jù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，得到針尖位置與機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的變換關(guān)系矩陣T2，通過相機(jī)標(biāo)定，得到針尖位置與相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系矩陣T3，針尖與機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的變換關(guān)系矩陣T通過如下公式得到：T＝T1*T2*T3，從而得到針尖位置相對于機(jī)器人末端法蘭坐標(biāo)系的偏移量。

進(jìn)一步的，在步驟2中，對于相機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)，先經(jīng)過圖像去噪、圖像濾波、圖像膨脹腐蝕對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后再經(jīng)過圖像邊緣檢測處理，得到需要跟蹤的軌跡，同時得到軌跡的每個像素點在相機(jī)坐標(biāo)系下的位置。

進(jìn)一步的，圖像去噪、圖像濾波采用中值濾波算法，中值濾波算法通過種非線性平滑濾波器，將數(shù)字圖像或數(shù)字序列中一點的值用該點鄰域內(nèi)各點的中值代換。

進(jìn)一步的，圖像膨脹腐蝕包括圖像膨脹和圖像擴(kuò)張，圖像膨脹用于將圖像中的高亮部分進(jìn)行膨脹，高亮部分領(lǐng)域擴(kuò)張，使得效果圖擁有比原圖更大的高亮區(qū)域；圖形腐蝕用于將圖像中的高亮部分腐蝕掉，高亮部分領(lǐng)域縮減，使得效果圖擁有比原圖更小的高亮區(qū)域。

進(jìn)一步的，在步驟3中，將軌跡在機(jī)器人坐標(biāo)系下的位置通過機(jī)器人逆運動學(xué)處理，轉(zhuǎn)換為機(jī)器人各關(guān)節(jié)角度、角加速度的運動信息，機(jī)器人控制器根據(jù)運動信息，控制機(jī)器人上的針尖到達(dá)相應(yīng)的位置，完成軌跡跟蹤。