[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

说明书

本发明公开了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，系统包括实体工业机器人、二维码和增强现实眼镜；实体工业机器人包括工业机器人本体与机器人控制器；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。本发明有助于提高机器人的示教速度，采用基于标志物的三维注册跟踪模块，提高了示教精度，对工业制造加工领域具有较强的借鉴意义。

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及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。

背景技术

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器与人工智能等多种先进技术于一体的自动化装备，广泛应用于柔性制造系统，自动化工厂，智能工厂等重点发展领域。然而由于工业机器人应用领域的不断扩大，传统的使用厂家自带的示教器编程已经难以满足日益增强的编程需求与程序复杂度，为了提高工业机器人示教效率与示教质量，迫切需要一种新型的示教方式；

增强现实(Augmented Reality，AR)是指透过摄像机影像的位置及角度计算，并加上图像分析技术，使得虚拟世界叠加在真实世界之上，允许用户在真实世界中对虚拟世界进行交互的技术^[3]。增强现实的历史可以回溯到1960年代，由于当时计算机处理能力有限，第一个AR系统只能显示非常简单的线框图，从那时起，AR技术开始逐步发展，1990年，前波音公司Tom Caudell在其设计的辅助布线系统中，首次提出了增强现实这个名词。

将增强现实技术与工业机器人示教结合在一起，产生了基于增强现实技术的示教方式；基于增强现实技术的示教方式可以大幅度减轻工人学习强度，依靠增强现实技术的强沉浸性与代入感，工人可以轻松的为工业机器人示教，适用于包括焊接作业等加工方法在内的工业制造领域。

专利号CN110815189A的专利提出了一种基于混合现实的机器人快速示教系统与方法，使用了混合现实眼镜与工业机器人，可以实现快速示教；然而该专利采用识别双手或单手的方式得到虚拟机器人末端位姿，在运行期间具有鲁棒性不高；导致示教的末端精度可靠度不高，除此之外，由于虚拟模型与真实模型不重合，导致其无法直接应用于实际机器人加工，具有较大的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供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。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于增强现实技术的工业机器人快速精准示教系统，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。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的二维码为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。

上述的增强现实眼镜与机器人控制器之间利用TCP/IP协议通信。