[发明专利]一种利用手臂肌电信号与动作捕捉信号的喷涂机器人示教方法及装置

说明书

本发明涉及一种利用手臂肌电信号与动作捕捉信号的喷涂机器人示教方法及装置，包括开启系统、采集肌电信号和动作捕捉信号、生成最佳运动轨迹、验证最佳运动轨迹等步骤。由上述技术方案可知，本方法主要采用主从臂异构控制的方法，通过计算机采集人体手臂的肌电信号及动作捕捉信号，经过在喷涂机器人虚拟模型上的多次示教后，生成一条最优的运动轨迹发送给喷涂机器人。

技术领域

本发明涉及喷涂机器人领域，具体涉及一种利用手臂肌电信号与动作捕捉信号的喷涂机器人示教方法及装置。

背景技术

目前，生产所用的喷涂机器人，大多数是由专业编程人员在使用前将运动轨迹编写程序输入系统，完成后才可投入生产使用，但是这种固定式运动轨迹在使用中局限性较大，无法随着环境或工件的变化而变化，必须重新在系统中输入程序，此类机器人在使用期间对操作员工要求高，普通员工很难上手使用，环境适应性低，无法达到自动化、智能化的要求，所以直接示教技术在该领域是被迫切需要的。然而传统的示教方法也有其缺点：第一，由于喷涂机器人示教的特殊性，操作人员需要在喷涂房里直接与有害气体接触，对身体健康是有一定的危害，第二，在示教过程中，操作人员需要手动去移动喷头来完成整条运动轨迹，整个过程是比较费时且费力的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用手臂肌电信号与动作捕捉信号的喷涂机器人示教方法，该示教方法可以实现快速省力的精确示教，且可使操作人员在没有涂料伤害的环境下省时省力地完成整个示教过程。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案，包括以下步骤：

步骤1：开启示教系统，进行系统初始化，将光学动作捕捉相机摆放到初始位置；

步骤2：检测系统以及各个设备之间的通讯状态是否正常；

步骤3：在操作人员手臂上的特定区域粘贴表面肌电电极，在操作人员手臂的关节处粘贴Marker标识点，并检测信号传输是否正常；

步骤4：将喷涂机器人虚拟模型、喷涂机器人以及操作人员的手臂调整成位置相对应的初始姿态；

步骤5：操作人员根据待喷涂件的喷涂轨迹需要，开始手臂运动进行主动示教；

步骤6：表面肌电电极将采集到的肌电信号通过八通道无线肌电仪传递给计算机；

步骤7：步骤6的同时，光学动作捕捉相机对Marker标识点进行追踪与检测，并将捕捉到的动作捕捉信号传递给计算机；

步骤8：计算机对采集到的肌电信号和动作捕捉信号进行处理，形成基于肌电信号的轨迹模式一及基于动作捕捉信号的轨迹模式二，并在喷涂机器人虚拟模型上生成轨迹模式一及轨迹模式二的示教轨迹；

步骤9：经过多次示教后，计算机内通过机器学习将步骤8中两种轨迹模式下的多条示教轨迹融合为一条最优运动轨迹，并将此最优运动轨迹保存；

步骤10：将最优运动轨迹加载到喷涂机器人的控制系统，并在现实场景中验证该最优运动轨迹是否符合现实喷涂要求；

步骤11：如最优运动轨迹满足现实喷涂效果，则保存此条最优轨迹，并用于大批量的喷涂任务；否则返回步骤4重新示教，直至得到一条满足现实喷涂要求的最优运动轨迹；

步骤12：完成示教，摘除操作人员的表面肌电电极与Marker标识点，关闭示教系统。

步骤3中，所述的表面肌电电极共设置八块，分别粘贴于操作人员手臂的二头肌、三头肌、前三角肌、后三角肌、尺侧腕屈肌、尺侧腕伸肌、桡侧腕屈机及桡侧腕伸肌处。

步骤3中，所述的Marker标识点共设置四处，分别粘贴在操作人员手臂的肩关节、肘关节、腕关节以及手指的任意一个指尖上。

步骤3中，所述的Marker标识点为表面覆盖有反光材质的反光球或标记物。