[发明专利]一种机器人示教装置及其方法

权利要求书

1.一种机器人示教装置，包括示教笔(2)，所述示教笔(2)包括依次串联成回路的电源一(24)、启停按钮(22)和无线通讯模块一(23)，其特征在于，所述示教笔(2)还包括从传感单元(21)，所述机器人示教装置还包括测量仪器(1)，所述测量仪器(1)包括运算控制单元(12)、数据输出单元(14)、无线通讯模块二(13)以及主传感单元(11)，所述无线通讯模块二(13)、数据输出单元(14)和主传感单元(11)均与运算控制单元(12)连接，所述运算控制单元(12)用于根据主传感单元(11)与从传感单元(21)之间的信号传输所获得的示教笔(2)信息来计算示教笔(2)的位置和姿态，进而通过数据输出单元(14)输出示教笔(2)的示教轨迹。

2.根据权利要求1所述的机器人示教装置，其特征在于，所述从传感单元(21)包括设置于示教笔(2)尖端的超声波接收器(21c)以及设置于示教笔(2)末端的微型光源(21b)，所述超声波接收器(21c)与无线通讯模块一(23)连接，所述微型光源(21b)与启停按钮(22)连接，所述主传感单元(11)包括分别与运算控制单元(12)连接的超声波发射器(11c)和视觉传感器部件(11b)，所述运算控制单元(12)用于根据发射超声波的时间、接收超声波的时间以及超声波速度来计算出示教笔(2)的位置信息；所述运算控制单元(12)用于对视觉传感器部件(11b)摄取的图像数据进行计算从而得出示教笔(2)的姿态信息。

3.根据权利要求1所述的机器人示教装置，其特征在于，所述从传感单元(21)包括设置于示教笔(2)尖端的反射球光学器件(21a)以及设置于示教笔(2)末端的微型光源(21b)，所述微型光源(21b)与启停按钮(22)连接，所述主传感单元(11)包括分别与运算控制单元(12)连接的激光源和传感器集成部件(11a)以及视觉传感器部件(11b)，所述运算控制单元(12)用于根据发射和接收光束的时间差以及光速来计算出示教笔(2)的位置信息；所述运算控制单元(12)用于对视觉传感器部件(11b)摄取的图像数据进行计算从而得出示教笔(2)的姿态信息。

4.根据权利要求3所述的机器人示教装置，其特征在于，所述测量仪器(1)还包括与运算控制单元(12)连接的用于调节激光源和传感器集成部件(11a)的发射光角度的驱动单元(16)。

5.一种机器人示教方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对机器人与测量仪器(1)的相对位置进行标定；

S2、示教时，按下示教笔(2)的启停按钮(22)，使示教笔(2)在示教对象上移动进行轨迹示教；

S3、测量仪器(1)在接收到启停按钮(22)按下的信号时，通过测量仪器(1)的主传感单元(11)和示教笔(2)的从传感单元(21)的信号传输来实时获取示教笔(2)信息，并通过测量仪器(1)的运算控制单元(12)进行计算得出示教笔(2)的姿态和位置信息，在对计算得出的姿态和位置信息进行数学转换后通过数据输出单元(14)输出；

S4、机器人控制器(3)对数据输出单元(14)输送的示教笔(2)的姿态和位置信息进行接收并记录，示教结束后，将由连续记录的姿态和位置信息所形成的轨迹转换成可执行的运动命令，进而控制机器人按照示教的轨迹进行运动。

6.根据权利要求5所述的机器人示教方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用9点标定法对机器人与测量仪器(1)的相对位置进行标定，标定步骤包括：空间中取9个点，示教笔(2)依次移动到9个点上，测量仪器(1)测量出示教笔(2)位于9个点上的坐标P1～P9，机器人同样依次测量9个点，也得到9个坐标Q1～Q9,测量仪器(1)相对机器人的位置姿态矩阵记为T_rc，对于9个点中的任意一个，都满足

将上述9组数据进行拟合，可以求出位置姿态矩阵T_rc。