[发明专利]工件表面轮廓线获取方法、干涉检测方法和相关装置

说明书

本发明公开了一种工件表面轮廓线获取方法和一种机器人干涉检测方法，通过驱动机器人本体沿着已编辑好的示教轨迹运行，计算机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹，对表面轨迹进行数据处理，将其近似为工件表面轮廓线，然后根据获得的工件表面轮廓线进行机器人干涉检测，通过在仿真环境中，驱动机器人本体沿着示教轨迹逐点运行，检测机器人与工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。在无需工件三维模型的前提下，即可自动检测出机器人是否与工件发生干涉或碰撞，以及在何处发生干涉，能够降低机器人干涉检测系统的硬件成本，以及进行干涉检测的时间与人力成本。

技术领域

本发明涉及计算机图形学领域，尤其是一种工件表面轮廓线获取方法、干涉检测方法和相关装置。

背景技术

随着机器人在工业生产中的普及应用，越来越多的企业引入机器人代替人工，进行生产作业。通过示教方式预先规划机器人的运动轨迹，让机器人在生产过程中复现相应的轨迹从而完成某一特定的工序是常用的做法。但是实际生产过程中，机器人和工件是相对独立存在的，如果机器人仅仅按照预先规划好的轨迹机械地运行，难以感知工件的位置与形态，则有可能与工件发生机械碰撞导致损坏。现有的，可以通过增加传感器辅助时，传感器可以在很大程度上检测到碰撞可能发生，进而采取紧急制动措施，但这种做法一方面导致硬件成本增加，另一方面容易由于传感器误操作引起机器人的误动作。

因此机器人复现示教轨迹前，在三维仿真环境下，对机器人与工件进行干涉检测是确保机器人安全运行的可行途径之一。目前绝大多数三维仿真环境中，对空间中两个物体进行干涉或碰撞检测时，通常需要提供被检测的两个物体的三维模型，机器人由于位置固定，其三维模型通常确定且不会轻易发生改变，但是工件的品种规格尺寸等却是经常变换的，得到其三维模型并不容易。而且实际生产过程中，大多数企业面临问题是：工件生产批量小、品种多，完成示教轨迹的编程已属不易，获取品种繁多的工件的详细三维模型会进一步耗费大量时间与人力，导致难以实现基于三维仿真的干涉检测。

因此需要提出一种无需工件三维模型的干涉检测方法，操作者完成示教轨迹编程之后可直接在仿真环境中运行示教轨迹。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是解决现有技术中机器人干涉检测需要工件三维模型导致的耗费人力物力，降低生产效率的问题，提供一种工件表面轮廓线获取方法、一种无需工件三维模型的机器人干涉检测方法、系统和相关装置。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种工件表面轮廓线获取方法，包括步骤：

获取示教轨迹步骤：获取工件的机器人示教轨迹，所述机器人包括机器人本体和机器人末端执行器；

获取工件表面轨迹步骤：驱动所述机器人本体沿着示教轨迹运行时，所述机器人末端执行器在工件表面形成的运行轨迹，作为工件的表面轨迹；

轮廓线处理步骤：根据所述表面轨迹得到工件表面轮廓线。

进一步地，所述获取示教轨迹步骤还包括：

进一步地，所述轮廓线处理步骤还包括：数据处理，所述数据处理包括：抽稀处理和/或拟合处理。。

第二方面，本发明还提供一种机器人干涉检测方法，包括步骤：

获取工件轮廓线步骤：根据第一方面任一项所述的一种工件表面轮廓线获取方法获取工件的轮廓线；

干涉检测步骤：指在仿真环境中，驱动机器人本体沿着所述示教轨迹逐点运行，检测机器人与所述工件表面轮廓线之间是否相交，将相交的轨迹点作为干涉点进行记录并保存。

进一步地，还包括步骤：干涉点有效性判断步骤：指在获取的所述干涉点中去除孤立点。