[发明专利]基于肢体运动进行工业机器人示教的系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于肢体运动进行工业机器人示教的系统及方法，其特征在于，包括工业机器人、人体动作捕捉器、路由器和计算机；所述人体动作捕捉器采集操作者肢体关节运动信息，通过所述路由器传输给计算机，经所述计算机处理后，把与肢体动作对应的机器人运动指令，通过所述路由器传输至工业机器人，控制工业机器人进行相应动作。本发明利用肢体静姿态指令和运动姿态指令，可以组合出较为丰富的示教指令，能满足工业机器人灵活、非结构化的应用场景。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于肢体运动进行工业机器人示教的系统及方法。

背景技术

传统的机器人制造系统，大多采用依赖于示教器的示教方式。操作人员通过操作示教器，在线调整机器人的状态，使机器人的各个关节或是末端到达期望位姿，同时机器人控制器记录下位姿信息，完成示教。采用该示教方式，操作人员需要掌握机器人技术、计算机编程技术等专业知识，操作门槛高、时间成本高，极大限制了机器人在制造系统中的应用。随着社会科学和相关技术的高速发展，社会生产和生活方式的不断变化，为机器人高端制造的生产应用带来了全新的挑战和机遇，同时也促使人们对人和机器人的交互方式进行全新的思考和定位，由此不断探索贴近人们自然思维方式的新型人机交互技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于肢体运动进行工业机器人示教的系统及方法，利用肢体静姿态指令和运动姿态指令，可以组合出较为丰富的示教指令，能满足工业机器人灵活、非结构化的应用场景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于肢体运动进行工业机器人示教的系统，包括工业机器人、人体动作捕捉器、路由器和计算机；所述人体动作捕捉器采集操作者肢体关节运动信息，通过所述路由器传输给计算机，经所述计算机处理后，把与肢体动作对应的机器人运动指令，通过所述路由器传输至工业机器人，控制工业机器人进行相应动作。

进一步的，所述工业机器人包含机器人本体和机器人控制器。

进一步的，所述机器人本体为关节型串联机器人。

进一步的，所述人体动作捕捉器包括弯曲传感器、惯性处理单元和Wi-Fi通讯模块；所述人体动作捕捉器通过绑带附着于操作者肢体关节。

一种基于肢体运动进行工业机器人示教的系统的示教方法，包括以下步骤：

步骤S1:示教前，计算机接收操作者演示的肢体运动数据并预处理，根据指定的肢体运动类型，建立对工业机器人进行示教的指令库；

步骤S2:示教时，计算机提取肢体运动特征，并与指令库指令进行对比和匹配，实现指令识别，进而控制工业机器人完成指令规定的动作；

步骤S3:记录工业机器人运动关键的点、位姿和轨迹数据，并存储于数据库。

进一步的，所述预处理采用滑动平均滤波与抖动去除滤波融合的滤波算法进行降噪：

其中：为滑动均值，为窗口长度，为滤波器输出，为设定的阈值，为权重。

进一步的，所述肢体运动类型包括静止姿态和运动姿态，所述静姿态指令由不同手指弯曲不同的角度组合而成；所述运动姿态指令为一段预设的肢体运动。

进一步的，所述运动姿态指令设定基于HMM模型学习问题的求解算法，具体为：利用Baum-Welch算法，对各肢体运动模型进行训练，输出最优的HMM模型，并保存在指令库中。

进一步的，所述静姿态指令包括：关节示教模式指令、末端示教模式指令和示教点记录指令。

进一步的，所述运动姿态指令包括：机器人关节角度增减指令、机器人末端线性移动指令、机器人末端旋转指令。