[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有效

专利信息
申请号: 201910726487.4 申请日: 2019-08-07
公开(公告)号: CN110328669B 公开(公告)日: 2021-03-09
发明(设计)人: 黄婷;盛力源 申请(专利权)人: 江苏汇博机器人技术股份有限公司
主分类号: B25J9/16 分类号: B25J9/16
代理公司: 苏州国诚专利代理有限公司 32293 代理人: 陈松
地址: 215000 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 用于 机器人 末端 轨迹 采集 跟踪 方法 装置
【说明书】:

发明提供了用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法和装置,其可以广泛用于机器人实训中,让实训者们可以清楚直观的看到机器人的运动过程,方法包括以下步骤: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;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;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,机器人根据得到轨迹在机器人末端法兰坐标系下的位置,通过针尖进行轨迹跟踪。

技术领域

本发明涉及多轴机器人技术领域,尤其涉及用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法和装置。

背景技术

机器人要完成一定的动作,很多情况下要求机器人末端执行件(End effector)沿着给定的轨迹,按照一定的速度及加速度要求运动。

例如,用户只需给出抓手的目标位姿,需要确定到达该目标的路径点、持续时间、运动速度等轨迹参数,并在计算机内部描述所要求的轨迹。最后,对内部描述的轨迹,实时计算机器人运动的位移、速度和加速度,生成运动轨迹。对机器人末端轨迹进行描述,可以直观的反映机器人的运动过程。

发明内容

针对上述问题,本发明提供了用于实训的机器人的末端轨迹采集及跟踪方法和装置,其可以广泛用于机器人实训中,让实训者们可以清楚直观的看到机器人的运动过程。

其技术方案是这样的: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,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,机器人根据得到轨迹在机器人末端法兰坐标系下的位置,通过针尖进行轨迹跟踪。

进一步的,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。

进一步的,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。

进一步的,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。

进一步的,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。

进一步的,在步骤3中,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。

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