[發明專利]一種機器人生產系統三維仿真模型的位姿調整方法

在審

• 申請號: 202011615707.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112767560A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王念峰;楊天;張憲民;鄭永忠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山市三技精密機械有限公司
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊望仙

本發明屬于機器人技術和計算機圖形學領域，公開一種機器人生產系統三維仿真模型的位姿調整方法，包括：S1、根據機器人生產系統三維仿真模型表面特征，構建機器人生產系統三維仿真模型特征間的約束關系；S2、在機器人生產系統三維仿真模型上選擇一組表面特征對；S3、根據約束關系，計算表面特征對之間的變換矩陣；S4、根據變換矩陣，三維仿真模型的位姿將得到調整，進而對機器人生產系統三維仿真模型的位姿進行快速而精確的調整。采用本發明方法可以根據機器人生產系統三維仿真模型的表面特征，快速調整三維模型的位姿，從而實現機器人生產系統三維仿真模型的快速搭建。

技術領域

本發明涉及機器人技術和計算機圖形學領域，尤其涉及一種機器人生產系統三維仿真模型的位姿調整方法。

背景技術

隨著機器人應用領域的發展，對工業機器人仿真的研究越來越廣泛。現有的機器人仿真系統中大都支持改變三維仿真模型的局部坐標系，從而改變其在空間中的位姿，這種方法在靈活性和準確性上存在局限。

發明內容

基于此，本發明提供一種機器人生產系統三維仿真模型的位姿調整方法。

本發明采用如下技術方案實現：

一種機器人生產系統三維仿真模型的位姿調整方法，包括步驟：

S1、根據機器人生產系統三維仿真模型表面特征，構建機器人生產系統三維仿真模型特征間的約束關系；

S2、在機器人生產系統三維仿真模型上選擇一組表面特征對；

S3、根據約束關系，計算表面特征對之間的變換矩陣；

S4、根據變換矩陣，三維仿真模型的位姿將得到調整，進而對機器人生產系統三維仿真模型的位姿進行快速而精確的調整。

優選地，機器人生產系統三維仿真模型表面特征包括特征點、特征邊和特征面，其中，特征邊為直線類型，特征面為平面類型。

優選地，機器人生產系統三維仿真模型特征間的約束關系包括重合約束、距離約束、平行約束、角度約束。

優選地，選擇的一組表面特征對包括特征點-特征點、特征邊-特征邊、特征面-特征面，其中：特征點-特征點間的約束關系包括重合約束和距離約束，特征邊-特征邊以及特征面-特征面間的約束關系包括重合約束、平行約束、距離約束和角度約束。

優選地，變換矩陣T包括旋轉矩陣R和平移變換t。

優選地，當選擇特征點-特征點組合方式時，可以選擇重合約束和距離約束，計算表面特征對之間的變換矩陣T的方法包括：

分別在模型A和模型B上拾取兩個特征點P₁和P₂：

(1)當選擇重合約束時，計算P₂到P₁的平移變換t，即可求出變換矩陣T；

(2)當選擇距離約束時，首先計算P₂到P₁的距離d，以P₂到P₁的向量作為平移基準向量，然后根據設定的距離D和P₂到P₁的距離d確定平移方向，計算平移變換t，即可求出變換矩陣T。

優選地，當選擇特征邊-特征邊組合方式時，可以選擇平行約束、重合約束、距離約束、角度約束，計算表面特征對之間的變換矩陣T的方法包括：

分別在模型A和模型B上拾取兩條特征邊E₁和E₂：

(1)當選擇平行約束時，首先獲取E₁和E₂的單位方向向量和和的夾角θ由下式計算：