[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

说明书

本发明公开了一种基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统和方法，所述示教系统包括示教数据获取部分、数据处理部分和工业机器人。所述示教系统通过获取人体手臂上各个传感器位置处的欧拉角，计算获得手臂末端的位置和各个关节的转动角度，对上述离散的运动数据进行编码表示和泛化输出之后，获得连续的手臂末端运动轨迹和相应关节的转动角度。本发明根据末端位置对机器人进行运动学逆解，从而获得多组逆解，根据相应关节的转动角度评估上述多组逆解，选取最接近手臂姿态的一组逆解作为机器人的关节角度。本发明提供的示教系统无需示教盒或拖动机械臂进行示教，仅仅需要按照正常的人工操作就可以完成对工业机器人的示教，从而提高了示教效率。

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统和方法。

背景技术

各种六自由度机械臂由于其运动的灵活性及其机构设计的合理性，在目前的自动化生产系统中得到广泛的应用。机器人的主要任务是代替人类进行一些重复性、环境差、危险性高的手工操作，其完成的前提是预先对机器人发出指示，规定机器人应该完成的动作和作业的具体内容，这个过程就是对机器人的示教。示教再现是机器人普遍采用的编程方式，这需要操作人员用示教盒来反复调整每个示教点处机器人的作业参数。整个示教过程结束后，机器人按照记录的数据反复作业。手把手示教也是示教再现系统的一种形式，操作员通过操纵安装在机器人末端的控制手柄对机器人进行作业轨迹演示，作业时机器人通过存储的数据，按照先前示教的轨迹运行。现有的示教再现系统对操作员的操作技能要求较高，示教过程繁琐、费时效率不高。为了提高示教速度，绝大多数的机械臂控制系统都提供了操作便捷的示教盒，但是这种方式仍然无法从根本上提升六自由度机械臂的示教效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统和方法，至少部分解决上述技术问题。

为此，本发明提供一种基于可穿戴设备的桌面工业机器人示教系统，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；