[发明专利]一种基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统和方法

权利要求书

1.一种基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统，其特征在于，包括示教数据获取部分、数据处理部分和工业机器人，所述数据处理部分分别与所述示教数据获取部分和所述工业机器人连接；

所述示教数据获取部分包括可穿戴设备，所述可穿戴设备包括数据控制节点、数据发送模块和6个传感器节点，6个传感器节点分别平均设置在左臂和右臂，每只手臂的3个传感器节点分别设置在上臂远肩关节端、前臂远肘关节端和手臂末端，所述数据控制节点设置在人体背部；

所述传感器节点用于获取手臂关节在运动过程之中的运动信息；

所述数据控制节点用于汇聚各个传感器节点的运动信息，而且根据预设的姿态估计算法对所述运动信息进行融合处理，以获得传感器对应位置的欧拉角数据；

所述数据发送模块用于通过无线传输方式将所述欧拉角数据传输给所述数据处理部分；

所述数据处理部分包括数据接收模块、手臂运动信息计算模块、数据编码学习与泛化输出模块、机器人运动学逆解模块和最优解评估模块，所述手臂运动信息计算模块分别与所述数据接收模块和所述数据编码学习与泛化输出模块连接，所述数据编码学习与泛化输出模块分别与所述机器人运动学逆解模块和所述最优解评估模块连接，所述最优解评估模块与所述机器人运动学逆解模块连接；

所述数据接收模块用于接收所述欧拉角数据，而且将所述欧拉角数据传输给所述手臂运动信息计算模块；

所述手臂运动信息计算模块用于根据所述欧拉角计算出手臂末端位置、手臂末端姿态和手臂关节转动角度；

所述数据编码学习与泛化输出模块用于对离散的手臂末端位置、手臂末端姿态和手臂关节转动角度进行编码表示和泛化输出，以获得连续的手臂末端位置、手臂末端姿态和手臂关节转动角度；

所述机器人运动学逆解模块用于对连续的手臂末端位置和手臂末端姿态进行机器人运动学逆解，以获得对应的多组逆解；

所述最优解评估模块用于根据最小的评估因子从所述多组逆解之中选择一组逆解作为机器人的关节转动角度，所述评估因子根据所述多组逆解和连续的手臂关节转动角度形成；

所述工业机器人包括工业机器人本体和底层控制模块，所述工业机器人本体和所述底层控制模块连接；

所述底层控制模块用于根据机器人的关节转动角度对所述工业机器人本体进行控制，以使得所述工业机器人再现示教者的手臂运动；

所述的基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统还包括信息融合模块，所述信息融合模块分别与所述手臂运动信息计算模块和所述数据编码学习与泛化输出模块连接；

所述信息融合模块用于将所述手臂末端位置、所述手臂末端姿态和所述手臂关节转动角度进行融合处理，以形成预设的向量数据集；

所述数据编码学习与泛化输出模块用于对离散的向量数据集进行编码表示和泛化输出，以获得连续的手臂末端位置、手臂末端姿态和手臂关节转动角度。

2.根据权利要求1所述的基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统，其特征在于，所述向量数据集为向量D，D＝{x，y，z，α_W，β_W，γ_W，θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，θ₆}，其中x、y和z为手臂末端在世界坐标系中的位置，α_W、β_W和γ_W为手臂末端在世界坐标系中的姿态，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅和θ₆为手臂关节相应的转动角度。