[发明专利]一种动态捕捉的工业机器人平台

权利要求书

1.一种动态捕捉的工业机器人平台，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，

其中，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，

其中，操控系统包括工控机，

其中，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，

其中，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，

其中，执行机构包括机械部分和电力部分，

其中，红外摄像机、六轴传感器与红外光源、数据采集器、多路同步控制器、L形靶标、十字靶标、球形靶标及标定装置组成工业机器人末端执行器的动态捕捉系统，实现对工业机器人动作精度的测量。

2.根据权利要求1所述的一种动态捕捉的工业机器人平台，其特征在于：

四个红外摄像机固定在平台上，六轴传感器安装在工业机器人末端执行器，红外摄像机均布在测量空间上方，末端执行器的特征点被红外摄像机捕捉，测量无盲点；六轴传感器作为系统终端测量设备，实时获取工业机器人末端空间姿态，工业机器人末端固定球形靶标，建立加工系统与测量系统间关联，从而构建在视觉坐标系下工业机器人内外参数误差模型，十字靶标实现视觉空间自标定，L形靶标辅助建立视觉坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种动态捕捉的工业机器人平台，其特征在于动态捕捉系统数据的处理可分为4个主要步骤：

步骤1，利用十字靶标完成自标定，增强红外摄像机的视觉空间与工作空间的匹配性，提高测量系统的精度；

步骤2，利用L形靶标建立视觉坐标系，完成测量系统自身坐标系的构建；

步骤3，将球形靶标固定在工业机器人末端，红外摄像机通过角度交汇捕捉解算出球形靶标空间坐标，根据末端执行器的位置与球形靶标的几何关系，解算末端坐标系，根据工业机器人本体坐标系与各关节坐标系的转换矩阵，得到测量坐标系与工业机器人本体坐标系的转换关系，实现量坐标系与工业机器人本体坐标系的坐标系统一；

步骤4，六轴传感器安装在末端执行器的定位支架，获得末端执行器相对地球坐标系的姿态，红外摄像机和六轴传感器的数据分别通过高速以太网口和串口通讯传入工控机，通过冗余数据处理模块，获得工业机器人当前实时补偿量，生成运动指令控制工业机器人调整运行轨迹。

4.根据权利要求3所述的一种动态捕捉的工业机器人平台，其特征在于：球形靶标是由5个高精度反射靶球组成的立体星型结构，表面喷涂高红外反射率涂层，球形标记自身具有旋转不变性，不受红外摄像机光轴和标记点平面法矢量夹角的限制，任何角度下红外摄像机捕捉到的均是完整的圆形特征，在表面喷涂高红外反射率涂层，红外摄像机前端同轴配置红外LED环形灯，红外摄像机对红外反射涂层的敏感性，红外摄像机在较少遮挡的情况下实现靶球图像有效信息的获取，有利于特征边缘和特征点正确提取，避免了红外摄像机在相似情况下无法有效提取目标的几何特征。

5.根据权利要求1所述的一种动态捕捉的工业机器人平台，其特征在于：

利用射频手法装置对带有FR标签的工件中心进行定位，将3个射频收发装置设置在底座的三个角上，工件安装有FRID标签，利用三点定位法，获取工件的位置，从而使执行机构顺利抓取工件，

射频收发装置包括射频发射装置和射频接收装置，射频发射装置包括发射天线、射频产生模块、微处理器、存储器和电池，3个射频发射装置构成网络，存储器存储射频发射装置的身份识别数据，微处理器将身份识别数据调制到由射频产生模块产生的频率为正弦波的载波信号中，产生调制信号并通过发射天线发射出去；

射频接收装置包括接收天线、射频信号处理装置，通过接收天线接收来自射频发射装置发射的调制信号，射频信号处理装置解调调制信号获取射频发射装置的身份数据，并获取信号幅值；

工控机接收来自射频接收装置提供的身份数据和信号幅值，根据身份数据和信号幅值使用三点定位法计算出工件的位置。