[发明专利]一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统及方法

权利要求书

1.一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统，其特征在于，包括：

实体工业机器人、二维码和增强现实眼镜；

所述实体工业机器人包括工业机器人本体与机器人控制器；

所述二维码置于工业机器人本体上，增强现实眼镜识别工业机器人本体上的二维码，利用识别的二维码位姿，生成与真实机器人重合的虚拟机器人模型；

增强现实眼镜连续捕捉虚拟机器人模型的末端位姿，并实时求解机器人各关节轴的转角，同步更新机器人虚拟模型；

各关节转角传输至机器人控制器，机器人控制器根据各关节转角控制工业机器人本体关节转角运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统，其特征在于，所述二维码为QRcode码制二维码。

所述增强现实眼镜内部包含虚拟机器人模型，虚拟机器人模型上带有虚拟二维码。

3.根据权利要求1所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统，其特征在于，所述增强现实眼镜与机器人控制器之间利用TCP/IP协议通信。

4.根据权利要求1所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统，其特征在于，所述增强现实眼镜利用基于标志物的三维跟踪注册模块，在增强现实眼镜内生成与真实机器人重合的虚拟机器人模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统，其特征在于，所述增强现实眼镜实时将末端位姿数据输入机器人正逆解模块，求解机器人各关节轴的转角。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统的工业机器人快速精准示教方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)在工业机器人本体上粘贴二维码；

b)使用增强现实眼镜读取识别二维码获取二维码特征信息；

c)将步骤b)中获取的二维码特征信息输入基于标志物的三维跟踪注册模块，利用二维码与真实机器人位姿的现实粘贴关系，将虚拟工业机器人模型显示在增强现实眼镜中，并且虚拟机器人与真实机器人位姿完全重合；

d)增强现实眼镜实时监测步骤c)中的虚拟机器人的末端相对于虚拟机器人基座的位姿信息，工人拖动虚拟末端期间，将位姿连续输入机器人正逆解模块，求解工业机器人的关节角度；

e)利用步骤d)中求解的各关节角度，实时更新虚拟机器人模型；

f)利用TCP/IP通信协议，将步骤d)中求解的各关节角度发送至机器人控制器；

g)机器人控制器内循环执行关节角执行程序，接收到步骤f)中传输的关节数据后，执行发送的关节角位置，驱动机器人本体产生与虚拟机器人同步的运动；

h)对末端位姿进行精度测量，完成精准示教。

7.根据权利要求6所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教方法，其特征在于，步骤c)所述基于标志物的三维跟踪注册模块，将捕捉到的二维码特征与虚拟模型上的虚拟二维码做匹配，得到虚拟二维码与真实二维码之间的转换矩阵，将转换矩阵应用到虚拟机器人，使得虚拟机器人与真实机器人完全重合。

8.根据权利要求6所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教方法，其特征在于，所述步骤d)中，在工人连续拖动虚拟末端期间，增强现实眼镜通过点位筛选算法会实时检测末端位姿重合度，若此时末端位姿与之前数据相比，重合度差异小于某一阈值，则删除此条数据；若大于阈值则保留。

9.根据权利要求8所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教方法，其特征在于，所述点位筛选算法分为笛卡尔空间与关节空间；在笛卡尔空间内，衡量末端位姿差异程度的是两点之间的空间距离；在关节空间内，衡量末端位姿差异程度的是每个关节角度差的平方和。

10.根据权利要求6所述的一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教方法，其特征在于，所述步骤h)中，采用面向AR三维跟踪注册领域的精度测量方法，测量出注册误差小于等于1.0mm，则满足精准示教要求。