一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统，空间定位模块内设置有观测器和上位机；示教笔上设置有按键、处理器、无线通讯模块、第一发光球、第二发光球、第三发光球、和探针；第一发光球、第二发光球和第三发光球的内部均安装有红外LED；按键和处理器、处理器和无线通讯模块、处理器和红外LED、处理器和探针均通过内部导线连接在一起；观测器和红外LED通过红外光束进行信号传递；上位机和无线通讯模块通过网络进行数据交换；上位机和机器人通过网络进行数据交换；本发明专利技术能够提供一种操作简单、定位精准度高以及应用场景范围广的基于光学追踪的机器人辅助示教系统。学追踪的机器人辅助示教系统。学追踪的机器人辅助示教系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统


[0001]本专利技术属于示教系统相关
，具体涉及一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统。

技术介绍

[0002]当前，工业机器人主要采用示教再现方式来设定机器人运动轨迹和姿态，由于机器人具有很高的重复定位精度，可以保证每次精确复现示教轨迹和姿态；传统示教过程是通过示教器上的按键来控制机器人的空间运动，该方式虽然简单方便，但在工业应用中仍存在诸多问题，首先示教器无法直观的对机器人的姿态进行调整，对现场操作人员的技术和熟练度有一定要求，其次这种示教方式也不适合于精度要求高、控制点位多的应用场景，最后传统的示教
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再现方式依赖于机器人重复定位精度，需要高精度夹具，难以适应工业生产中多品种、小批量的柔性生产需求。
[0003]针对传统机器人示教器存在的不足，各种新的示教方式不断被提出，包括：基于力反馈的牵引示教、基于手势识别的示教方式等，力反馈牵引示教方法精度不容易保证、传感器价格高，难以在工业应用中普及；手势识别方式不能完成复杂的示教轨迹。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种操作简单、定位精准度高以及应用场景范围广的基于光学追踪的机器人辅助示教系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统，包括空间定位模块、示教笔、机器人、观测器、上位机、按键、处理器、无线通讯模块、第一发光球、第二发光球、第三发光球、红外LED和探针；所述空间定位模块内设置有观测器和上位机；所述示教笔上设置有按键、处理器、无线通讯模块、第一发光球、第二发光球、第三发光球、和探针；所述第一发光球、第二发光球和第三发光球的内部均安装有红外LED；所述按键和处理器之间、处理器和无线通讯模块之间、处理器和红外LED之间、所述处理器和探针之间均通过内部导线连接在一起；所述观测器和红外LED通过红外光束进行信号传递；所述上位机和无线通讯模块通过网络进行数据交换；所述上位机和机器人通过网络进行数据交换。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述观测器采用的是双目相机，且双目相机的视角覆盖所述机器人可运动范围。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述处理器采用的是微信号处理器。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述第一发光球、第二发光球和第三发光球的规格型号均相同。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述空间定位模块的内部包含有信号发射器。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述机器人的内部包含有信号接收器。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本技术方案观测器采用的双目相机，这样
可以有效保证视角范围完全覆盖机器人，避免出现空间定位错误的情况发生；本技术方案第一发光球、第二发光球和第三发光球内部均设置有红外LED，因此通过观测器内部的双目相机可以实现实时确定示教笔的位置和姿态；本技术方案利用观测器捕捉红外LED发射的光源，实现空间定位，相较于人工肉眼定位来说，精准度更高，操作更加简单。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的整体结构示意图。
[0013]图2为本专利技术的示教笔结构示意图。
[0014]图中：1、空间定位模块；101、观测器；102、上位机；2、示教笔；201、按键；202、处理器；203、无线通讯模块；204、第一发光球；205、第二发光球；206、第三发光球；207、红外LED；208、探针；3、机器人。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]请参阅图1至图2，本专利技术提供一种技术方案：一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统，包括空间定位模块1、示教笔2、机器人3、观测器101、上位机102、按键201、处理器202、无线通讯模块203、第一发光球204、第二发光球205、第三发光球206、红外LED207和探针208；空间定位模块1内设置有观测器101和上位机102；示教笔2上设置有按键201、处理器202、无线通讯模块203、第一发光球204、第二发光球205、第三发光球206、和探针208；第一发光球204、第二发光球205和第三发光球206的内部均安装有红外LED207；按键201和处理器202、处理器202和无线通讯模块203、处理器202和红外LED207、处理器202和探针208均通过内部导线连接在一起；观测器101和红外LED207通过红外光束进行信号传递；上位机102和无线通讯模块203通过网络进行数据交换；上位机102和机器人3通过网络进行数据交换；观测器101采用的是双目相机，且双目相机的视角覆盖机器人3可运动范围；处理器202采用的是微信号处理器；第一发光球204、第二发光球205和第三发光球206的规格型号均相同；所述空间定位模块1的内部包含有信号发射器；所述机器人3的内部包含有信号接收器。
[0017]本设备在使用时，首先将探针3触碰到代加工的物品上，然后按下示教笔2上的按键201，此时第一发光球204、第二发光球205和第三发光球206内部的红外LED207发出的光源会被观测器101内部的双目相机捕捉到，然后建立一个三维空间坐标XYZ，设定第一发光球204、第二发光球205和第三发光球206的坐标分别为A、B、C，其对应的具体坐标为：
[0018][0019]A、B、C三点确定平面ABC，设定三角形ABC的重心坐标为O，其O的具体值为：
[0020][0021]重心O的坐标即为示教笔的空间坐标；示教笔2的方向由平面ABC的法线方向决定，设定法线向量为其的具体值为：
[0022][0023]其中
×
是矢量积相乘符号，||
·
||为向量的模，此时通过双目相机实时跟踪示教笔2，即可确定示教笔2的位置和姿态，从而实现机器人3的位置和姿态示教。
[0024]操作人员手持示教笔，将示教笔按照机器人加工的位置和姿态进行放置；按下示教笔上的按键，记录下当前位置点；松开示教笔，按照同样方法记录后续示教点位的位置和姿态；按下示教笔上的结束按键，自动生成机器人的运动指令；将运动指令发送给机器人，由机器人按示教轨迹进行运动。
[0025]以上所述仅为本专利技术的优选实例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学追踪的机器人辅助示教系统，其特征在于：包括空间定位模块(1)、示教笔(2)、机器人(3)、观测器(101)、上位机(102)、按键(201)、处理器(202)、无线通讯模块(203)、第一发光球(204)、第二发光球(205)、第三发光球(206)、红外LED(207)和探针(208)；所述空间定位模块(1)内设置有观测器(101)和上位机(102)；所述示教笔(2)上设置有按键(201)、处理器(202)、无线通讯模块(203)、第一发光球(204)、第二发光球(205)、第三发光球(206)、和探针(208)；所述第一发光球(204)、第二发光球(205)和第三发光球(206)的内部均安装有红外LED(207)；所述按键(201)和处理器(202)之间、处理器(202)和无线通讯模块(203)之间、处理器(202)和红外LED(207)之间、所述处理器(202)和探针(208)之间均通过内部导线连接在一起；所述观测器(101...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰锦春，王磊，郭振杰，段体清，马静昊，
申请(专利权)人：苏州明图智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：