[发明专利]使用增强现实可视化和修改操作界定区域

说明书

一种用于可视化和修改机器人操作区域的增强现实(AR)系统。该系统包括与机器人控制器通信的AR装置，诸如头戴式耳机。AR装置包括用于操作区域的AR显示和修改的软件。经由对视觉标记的检测，向机器人坐标系登记AR装置。AR装置显示覆盖在机器人和现有固定设备的真实世界图像上的操作区域，其中随着用户在机器人工作单元周围移动，更新显示。虚拟操作区域上的控制点被显示，并允许用户重新调整操作区域的形状。机器人可以在AR会话期间操作，运行机器人的编程运动，并评估操作区域。区域违规在AR显示器中突出显示。当区域定义完成后，将最终确定的操作区域上传到机器人控制器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月26日提交的名称为“增强现实中的双重检查安全区域可视化和修改”的美国临时专利申请序列号62/690,125的优先权日期的权益。

背景技术

技术领域

本发明涉及机器人操作区域建立的领域，并且更具体地，涉及一种使用增强现实显示装置来可视化和修改机器人操作区域和边界(诸如安全区域)的系统，其中使用覆盖在真实世界视图上的计算机图形显示和操纵区域，随着跟踪装置/用户的位置，图形将不断更新，并且在真实世界对象上区域的覆盖自动发生。

工业机器人是非常复杂的机器，其能够精确且可靠地执行许多不同的功能。熟悉机器人安装/应用程序的人都知道定义操作区域，这些操作区域定义了机器人的允许或禁止的空间运动。操作区域以多种方式使用，包括用作禁止机器人操作的安全区域，在一定条件下(诸如人工操作员在场的情况下)禁止机器人操作的有条件安全区域，用作机器人必须始终保留在其内的区域的许可区域，监视关节位置的可容许性的关节位置检查区域，以及干扰检查区域。然而，使用先前的技术为机器人和多机器人系统建立操作区域是困难且耗时的。

在现有系统中，操作区域和边界难以设置和可视化，并且操作区域的编辑完全由菜单驱动且复杂。此外，“4D可视化”系统无法示出操作区域与真实世界对象的重叠，除非导入了对象的基于计算机的对象模型。此外，对操作区域边界的每次改变都需要重新启动机器人控制器以便评估操作区域，因此改变以优化区域非常耗时。

鉴于上述情况，期望提供用于可视化和修改机器人操作区域的交互式增强现实(AR)工具。

发明内容

根据本公开的教导，公开了一种用于可视化和修改机器人操作区域的增强现实系统。公开的系统包括增强现实(AR)装置，诸如与机器人控制器通信的头戴式耳机(headset)。该AR装置包括运行用于操作区域的AR显示和修改的软件的处理器。在与机器人控制器建立通信并下载任何现有的操作区域之后，经由对视觉标记进行检测或其它技术，向机器人世界坐标系登记AR装置。然后，AR装置和软件显示覆盖在机器人和任何现有固定设备的真实世界图像上的操作区域，其中随着用户采用AR装置在机器人工作单元中周围移动，更新显示。虚拟操作区域上的控制点被显示，并允许用户通过移动控制点来重新调整操作区域的大小和形状。在AR会话期间，能够操作机器人，诸如运行机器人的编程运动并评估操作区域。任何区域违规(violation，违反)都会在AR显示器中突出显示，诸如通过颜色变化。当区域定义完成时，将最终确定的操作区域上传到机器人控制器，以用于机器人的生产操作。

通过结合附图进行的以下描述和所附权利要求，本公开装置的附加特征将变得显而易见。

附图说明

图1是工业机器人、人工操作员以及作为保护操作员的安全区域而建立的操作区域的示意图；

图2是在位于支架上的工件上操作的工业机器人的示意图，并且示出了在机器人的各个部件周围定义的干扰检查区域；

图3A是具有在机器人的各个部件周围定义的干扰检查区域并在许可区域内操作的工业机器人的示意图，并且图3B是其中干扰检查区域之一已经违反许可区域的边界的同一机器人的示意图；