[发明专利]一种基于激光传感的机器人轨迹生成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器人工程技术领域，特别涉及一种基于激光传感的机器人轨迹生成方法及装置。

背景技术

目前，使用机器人进行高柔性的自动化生产已成为现代工业的发展趋势。机器人在工作前需要预先设定其工作轨迹，目前以传统的示教再现为主，这就要求工件安装位置固定，同时当工件较复杂或者自动化程度较高时，机器人也无法正常工作；离线编程技术以其自动化程度更高、生产效率更好、生产环境更加安全等优点得到广泛发展，但其对工件的加工和装配尺寸精度要求较高，需对所得结果进行修正，这样便降低了整个轨迹生成的速度。为了能够快速准确的得到机器人工作轨迹，开始借助于外部传感器的作用，主要包括接触式传感器和激光传感器，接触式传感器精度较高，但同样当工件复杂时其并不能得到完整的机器人工作轨迹。

激光视觉传感器以其灵敏度和测量精度高，抗电磁场干扰能力强，可以远离电弧强光、强热区，与工件无接触及检测区域大等优点得到广泛关注，经过现有技术的文献专利检索发现，中国专利申请号：02151077.6，发明名称“型钢机器人切割与划线系统的激光定距方法”，该发明通过软件指令控制激光传感器在型钢表面上方移动，从而得到工件的距离信息，经后续的计算处理完成型钢的机器人切割与划线轨迹生成，提高了测量精度与速度并且降低了对型钢原始状态的要求，但专利仅限于型钢的切割与划线应用范围，且并无进一步分析机器人工作过程中可能存在的姿态变化，同时对于整个方法的运算速度并无详细阐述；文献[白凤民，焦佳能，费群星，三维视觉在激光焊接机器人离线编程系统中的应用[J]，电焊机，2010，40(10)：34-36]，通过视觉传感器采集焊缝图像，并经图像处理和坐标变换，获取空间焊缝的准确坐标，直接用于空间曲线焊缝的焊接，结果抗干扰强且精度较高，但是由于获取的为图像信息，处理与计算过程较复杂，降低了机器人的工作效率。

针对现有技术中轨迹生成速度较慢、当工件复杂时不能得到完整的机器人工作轨迹的问题，提出一种基于激光传感的机器人轨迹生成方法及装置是机器人工程技术领域目前急待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种基于激光传感的机器人轨迹生成方法及装置，通过建立工控机与激光传感器和机器人控制柜间的通讯，接着采集激光传感器采集的信息以及机器人的运动参数信息，然后对采集的信息进行处理，最终依据数据处理后的信息生成机器人可识别的工作轨迹，本方案可快速、准确的得到机器人工作轨迹，既保证工作质量，又缩短了机器人生产节拍，提高了整个系统的生产效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于激光传感的机器人轨迹生成方法，包括：

步骤一、建立工控机与激光传感器和机器人控制柜间的通讯；

步骤二、采集激光传感器采集的信息以及机器人的运动参数信息；

步骤三、对采集的信息进行处理；

步骤四、依据数据处理后的信息生成机器人可识别的工作轨迹。

优选的，上述步骤一中，进一步包括机器人系统，由机器人本体、外部轴直线导轨与机器人控制柜组成。

优选的，上述步骤一中，是建立工控机与激光传感器的通讯以及工控机与机器人控制柜的通讯。

优选的，建立工控机与激光传感器的通讯以及工控机与机器人控制柜的通讯分别通过数据采集卡和以太网。

优选的，上述步骤一中，激光传感器为基恩士高速、高精确CCD激光位移传感器。

优选的，上述激光传感器刚性固定于机器人本体末端关节上。

优选的，上述工控机主要包含网卡、数据采集卡。

优选的，上述步骤二中，是获取激光传感器采集的信息以及机器人的运动参数信息，由机器人带动激光传感器沿直线导轨运动，通过激光传感器的扫描作用获取的工件的高度信息(Z方向)，通过读取直线导轨的编码器得到工件的长度信息(X方向)，扫描时工件Y方向信息为一固定值，通过安装夹具保证，信息获取模块通过通讯模块分别实时获取工件三个方向的信息，且信息为并行传输，不同时刻的数据对应性通过采样频率保证。

优选的，上述步骤三中，是将对采集的信息进行处理与提取，包括但不限于冗余点去除，均值滤波，特征点提取等。

优选的，上述步骤四中，是依据数据处理后的信息生成机器人可识别的工作轨迹，当手工示教机器人工作时的初始点以及工作时用到的所有姿态，根据处理的数据相对于初始点位置和全部姿态的对应关系得到整个工作轨迹。