[发明专利]一种基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置、系统及方法，是为了解决现有的机器人示教方法中可能造成特征信息被遮挡或混淆，而需要人工处理，以及成本高、占用空间大，计算量大、对坐标系的精度要求过高的问题而提出的，主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置包括激光笔座、激光笔、夹具、荧光板连接板、第一荧光板、第二荧光板，所述第一荧光板以及第二荧光板上均设置有预定数量的涂有荧光物质的球体；夹具通过螺钉固定在激光笔座上；荧光板连接板通过螺栓固定在激光笔座上；激光笔上设置有用于保存示教点和用于删除示教点的按键。本发明适用于制作喷漆机器人示教器。

技术领域

本发明涉及喷漆机器人控制设备，具体涉及一种基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置及方法。

背景技术

工业机器人在各个行业中的应用越来越广泛，其中喷漆机器人是工业机器人中的典型应用之一，有提升喷涂质量和材料使用率，工作空间大，改善工人工作环境等方面有诸多优势。而机器人示教过程作为机器人工作过程中非常重要的组成部分，耗费了操作人员大量时间，提出一种新的示教方法对整个机器人工作过程有十分重要的意义。

目前在机器人示教方法上，主要有两种方法——人工示教方法和离线示教方法。人工示教是指由人工导引机器人末端执行器,或由人工操作导引机械模拟装置，或用示教盒来使机器人完成预期的动作，由于此类机器人的编程通过实时在线示教程序来实现,而机器人本身凭记忆操作,故能不断重复再现。离线示教法指先对喷件信息进行采集，在计算机上模拟仿真编程，利用对喷枪进行轨迹规划自动生成喷枪轨迹。

现在机器人领域多应用计算机视觉，对人工示教时示教器的轨迹做采集^[1]，但利用这种机器视觉进行运动测量存在特征信息可能会被遮挡或混淆等不足，需要人工处理这种问题。而且工业现场环境复杂，可能存在光照不均等不利情况，对特征的检测增加了难度。高精度的基于视觉的运动捕捉系统要求有高性能的摄像机因此价格昂贵，如果通过增加摄像头的个数来增加检测喷枪的视野范围会增加示教器的成本，而且占用了更大的空间，在摄像机标定时增加了计算量和复杂程度。而离线示教方法的计算量大，算法复杂，非规则边缘不便计算，而且对机器人模型的精度,以及机器人工具坐标系的确定都有很高的精度要求。

由于欧拉角存在万向锁问题，现有技术是利用双欧法来表示姿态。但喷漆机器人需要的示教指令为pan-tilt-roll欧拉角，是唯一表示形式，双欧法无法解决万向锁问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的机器人示教方法中可能造成特征信息被遮挡或混淆，而需要人工处理，以及成本高、占用空间大，计算量大、对坐标系的精度要求过高的问题，而提出一种基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置、系统及方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置，包括激光笔座、激光笔、夹具、荧光板连接板、第一荧光板、第二荧光板，所述第一荧光板以及第二荧光板上均设置有预定数量的涂有荧光物质的球体，所述球体均通过连杆与所述第一荧光板或第二荧光板连接；所述夹具通过螺钉固定在激光笔座上；激光笔座具有用于放置激光笔的凹槽；荧光板连接板用于将第一荧光板和第二荧光板连接，以使第一荧光板和第二荧光板的平面垂直；荧光板连接板通过螺栓固定在激光笔座上；激光笔上设置有用于保存示教点和用于删除示教点的按键。

优选地，所述涂有荧光物质的球体的数量和位置满足：当第一荧光板或第二荧光板在任意角度被观测时，能够在该角度同时看到至少3个球体。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教方法，包括：

步骤一、将待喷涂器件放置于基础平台上，并用固定卡具固定在平台上；所述基于主动红外双目视觉的机器人轨迹示教装置设置在双目相机的视野范围内，利用立体视觉的原理视差测距法计算8个标记点小球相对于相机坐标系的空间位置；

步骤二、对所述标记点小球分别进行编号；