[发明专利]用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法和装置

权利要求书

1.用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将相机通过末端法兰安装在轨迹指针的一侧，相机的镜头中能够拍摄到轨迹指针的针尖，计算得到针尖位置相对于机器人末端法兰坐标系的偏移量；

步骤2：相机采集图像数据，对图像数据进行处理，得到需要跟踪的轨迹，同时得到轨迹的每个像素点在相机坐标系下的位置；

步骤3：通过步骤1得到的针尖位置相对于机器人末端法兰坐标系的偏移量和步骤2得到的轨迹，得到轨迹在机器人末端法兰坐标系下的位置，将轨迹在机器人坐标系下的位置通过机器人逆运动学处理，转换为机器人各关节角度、角加速度的运动信息，机器人控制器根据运动信息，控制机器人上的针尖到达相应的位置，完成轨迹跟踪。

2.根据权利要求1所述的用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法，其特征在于：在步骤1中，通过手眼标定方法，得到相机坐标系与机器人末端法兰坐标系的变换关系矩阵T1，根据机器人的机械结构设计尺寸，得到针尖位置与机器人末端法兰坐标系的变换关系矩阵T2，通过相机标定，得到针尖位置与相机坐标系之间的变换关系矩阵T3，针尖与机器人末端法兰坐标系的变换关系矩阵T通过如下公式得到：T＝T1*T2*T3，从而得到针尖位置相对于机器人末端法兰坐标系的偏移量。

3.根据权利要求2所述的用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法，其特征在于：在步骤2中，对于相机采集的图像数据，先经过图像去噪、图像滤波、图像膨胀腐蚀对图像数据进行预处理，然后再经过图像边缘检测处理，得到需要跟踪的轨迹，同时得到轨迹的每个像素点在相机坐标系下的位置。

4.根据权利要求3所述的用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法，其特征在于：图像去噪、图像滤波采用中值滤波算法，中值滤波算法通过种非线性平滑滤波器，将数字图像或数字序列中一点的值用该点邻域内各点的中值代换。

5.根据权利要求3所述的用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法，其特征在于：图像膨胀腐蚀包括图像膨胀和图像扩张，图像膨胀用于将图像中的高亮部分进行膨胀，高亮部分领域扩张，使得效果图拥有比原图更大的高亮区域；图形腐蚀用于将图像中的高亮部分腐蚀掉，高亮部分领域缩减，使得效果图拥有比原图更小的高亮区域。

6.用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪装置，包括机器人，其特征在于：所述机器人的末端法兰上安装有相机和轨迹指针，相机通过末端法兰安装在轨迹指针的一侧，所述相机的镜头朝向轨迹指针的针尖设置，所述机器人被配置成由机器人控制器驱动，还包括：处理器、存储器以及程序；

所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行权利要求1所述的末端轨迹采集及跟踪方法。

7.根据权利要求6所述用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪装置，其特征在于：所述轨迹指针通过指针安装座固定在末端法兰上，所述指针安装座上设置有指针安装孔。