[发明专利]一种基于Kinect的机器人示教编程引导方法

说明书

本发明涉及一种基于Kinect的机器人示教编程引导方法。该方法基于Kinect获取深度信息的能力，通过构建空间的三维点云以获取在线示教所需的示教点位置，再转换为示教程序。本发明方便技术人员在不熟悉对应语言的情况下也可以进行简易的示教，从而达到简化示教编程的目的，大大地降低了工业机器人的编程门槛。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于Kinect的机器人示教编程引导方法。

背景技术

示教器又称作示教编程器，是工业机器人控制系统的核心部件，是一个用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，用以辅助编程人员控制机器人自动执行某项重复性操作，在搬运，焊接等领域已经得到广泛运用。

现有的机器人编程方式主要分为手动示教编程和离线编程。

前者需要技术人员手持示教器在工作现场在线控制机器人的运动轨迹及位姿。后者则是通过软件构建机器人以及工件之间的三维位置关系，在虚拟的三维环境下，离线地完成机器人可执行程序的编程。

现有的工业机器人示教方案都存在着各自的问题。

手动示教编程中，首先，由于市面上示教器种类繁多，各自使用的编程语言不尽相同，对于技术人员而言有着过大的学习量；再者，在线编程需要占用机器人作业时间，而编程过程繁琐导致的编程时耗过长，降低了经济效益；在线编程需要技术人员目测预估作业精度，在较为复杂的工作流程下往往难以达到令人满意的效果。

离线编程中，由于不在工作现场执行编程任务，对于虚拟环境下构建的三维模型有着很高的精度要求，如果机器人，工件的尺度或者两者之间的对应关系有一定的偏差，都会严重影响最终完成质量。

基于上述问题有必要提出一种泛用性更高，编程门槛更低的工业机器人示教方式，从而为从业的技术人员提供一个示教问题的更优的解决方案。

Kinect是微软在2010年推出的最新的基于体感交互的人机交互设备。2012年微软将Kinect推广到Windows平台，提供了Kinect forWindows和相关开发使用的API。Kinect设备是由一个可以采集颜色信息的RGB摄像头，一个可以获取到深度信息的红外摄像机和一个可以发射红外散斑的红外光源。Kinect可以采集三种图像数据：彩色图像、红外图像、深度图像。对于彩色图像分辨率可以达到1920*1080，采集频率为30fps，保存格式可以为Rgba，Yuv等。对于红外图像，分辨率可以达到512*424，采集频率为30fps，每个像素点需要16bit的存储空间。对于深度图像，采集分辨率为512*424，采集频率为30fps，每一个像素占16bit，表示着该像素的实际的距离深度摄像头的距离，单位为毫米，测量范围为50cm到450cm。

本发明基于Kinect获取深度信息的能力，通过构建空间的三维点云以获取在线示教所需的示教点位置，再转换为示教程序。方便技术人员在不熟悉对应语言的情况下也可以进行简易的示教，从而达到简化示教编程的目的，大大地降低了工业机器人的编程门槛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Kinect的机器人示教编程引导方法，方便技术人员在不熟悉对应语言的情况下也可以进行简易的示教，从而达到简化示教编程的目的，大大地降低了工业机器人的编程门槛。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于Kinect的机器人示教编程引导方法，包括如下步骤：

步骤S1、训练记录实际示教过程中用以表示示教点的工具的图像信息，以方便后续步骤进行目标定位；

步骤S2、根据Kinect的内部参数和外部参数，计算Kinect坐标空间到工业机器人坐标空间的仿射矩阵，得到Kinect的内参矩阵外参矩阵以及仿射矩阵由此得到工业机器人坐标空间与Kinect坐标空间的对应关系：