[发明专利]一种喷涂机器人示教器及方法

权利要求书

1.一种喷涂机器人示教器，包括可安装在喷涂机器人上的喷枪(3)，其特征在于，所述喷枪(3)设有MCU、IMU以及用于三维定位的UWB标签；所述MCU用于控制所述IMU与UWB标签，对所述IMU与UWB标签的采样数据、喷枪(3)的喷涂参数进行存储以及传输。

2.根据权利要求1所述的喷涂机器人示教器，其特征在于，所述MCU通过统一的时间戳使所述IMU与UWB标签的采样数据以及喷枪(3)的喷涂参数保持时间同步。

3.一种使用权利要求1所述的喷涂机器人示教器进行人工喷涂示教的喷涂机器人示教方法，其特征在于，包括以下数据处理步骤：

通过获取目标喷涂机器人的连杆参数、关节参数以及喷枪在所述目标喷涂机器人上的安装位姿，分别建立喷枪安装位置以及喷枪的位姿变换矩阵；

在所述喷枪进入示教模式后，获取在示教模式运行过程中所述喷枪的IMU位姿数据、UWB定位数据以及喷涂参数；

通过对所述IMU位姿数据与UWB定位数据进行数据融合；

运用所述位姿变换矩阵对数据融合的结果进行机器人逆运动学求解，得到在示教模式运行过程中所述目标喷涂机器人的关节坐标以及喷枪坐标；

根据所述关节坐标、喷枪坐标以及喷涂参数生成用于控制所述目标喷涂机器人进行喷涂作业的控制程序。

4.根据权利要求3所述的喷涂机器人示教方法，其特征在于，通过以下方式获取所述IMU位姿数据：

获取设于喷枪上的IMU在示教模式运行过程中采集到的加速度信息以及角速度信息，对所述加速度信息以及角速度信息进行积分得到关于喷枪的速度、位移以及姿态的轨迹曲线作为IMU位姿数据。

5.根据权利要求3所述的喷涂机器人示教方法，其特征在于，通过以下方式获取所述UWB定位数据：

获取设于喷枪上的UWB标签在示教模式运行过程中采集到的UWB标签与预设的各UWB基站之间的距离；根据UWB标签与各UWB基站之间的距离，依次通过三边测量算法以及最小二乘法进行位置解算；

若所述UWB标签只有一个，则直接以该UWB标签对应的位置解算结果作为UWB定位数据；

若设于喷枪上的UWB标签不止一个，则通过空间三角形质心法以及加权平均算法对各UWB标签对应的位置解算结果进行优化，将优化后的数据作为UWB定位数据。

6.根据权利要求3所述的喷涂机器人示教方法，其特征在于，通过以下方式对所述IMU位姿数据与UWB定位数据进行数据融合：

对所述UWB定位数据进行采样，根据对所述UWB定位数据的采样结果对所述IMU位姿数据进行偏移校正；以所述UWB定位数据作为观测量与经过偏移校正的所述IMU位姿数据进行数据融合。

7.一种喷涂机器人示教系统，其特征在于，包括位姿变换矩阵获取模块(10)、示教数据获取模块(20)、数据融合模块(30)、机器人逆运动学求解模块(40)以及控制程序生成模块(50)；所述数据融合模块(30)连接所述示教数据获取模块(20)以及机器人逆运动学求解模块(40)，所述机器人逆运动学求解模块(40)连接所述位姿变换矩阵获取模块(10)以及控制程序生成模块(50)，所述控制程序生成模块(50)连接所述示教数据获取模块(20)；其中：

所述位姿变换矩阵获取模块(10)用于通过获取目标喷涂机器人的连杆参数、关节参数以及喷枪在所述目标喷涂机器人上的安装位姿，分别建立喷枪安装位置以及喷枪的位姿变换矩阵；

所述示教数据获取模块(20)用于在所述喷枪进入示教模式后，获取在示教模式运行过程中所述喷枪的IMU位姿数据、UWB定位数据以及喷涂参数；

所述数据融合模块(30)用于通过对所述IMU位姿数据与UWB定位数据进行数据融合；

所述机器人逆运动学求解模块(40)用于运用所述位姿变换矩阵对数据融合的结果进行机器人逆运动学求解，得到在示教模式运行过程中所述目标喷涂机器人的关节坐标以及喷枪坐标；

所述控制程序生成模块(50)用于根据所述关节坐标、喷枪坐标以及喷涂参数生成用于控制所述目标喷涂机器人进行喷涂作业的控制程序。