[发明专利]基于光靶标的手持示教装置及其示教方法

权利要求书

1.基于光靶标的手持示教装置，其特征在于，包括由外壳构成的柄身和倾斜安装在所述柄身前端的位姿测量杆件，所述柄身包括后半部分的手握持部分以及设在前半部分顶部的特征识别区域和显示屏，所述特征识别区域上设有六个光斑点；

所述柄身的侧面设有电源开关按钮、跟踪模式的开关按键、用于在所述显示屏上往前和往后翻页的前翻按键和后翻按键、功能选择按键，所述功能选择按键用于对起弧、收弧、结束示教、开始激光跟踪的功能进行切换；

所述柄身的下方设有信号触发键以及与所述信号触发键相配合的天线，所述天线与外部的相机进行信息交互，所述位姿测量杆件通过螺丝可转动地连接在所述柄身前端。

2.如权利要求1所述的一种基于光靶标的手持示教装置，其特征在于：所述六个光斑点的分布整体呈十字的形状，在纵向上排列有四个光斑点，在横向上排列有三个光斑点，排在纵向上的各光斑点的间距不等同，且纵向上的各光斑点间距与横向上的各光斑点间距也不等同。

3.如权利要求2所述的一种基于光靶标的手持示教装置，其特征在于：所述柄身在手握持部分的末端设有USB口。

4.使用如权利要求3所述的基于光靶标的手持示教装置进行示教的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将所述手持示教装置放置在相机的下方，并且使所述特征识别区域置于所述相机的有效视场范围内；

步骤2、打开手持示教装置的电源开关按钮，选择“起弧”，然后通过前翻按键和后翻按键选择对应的焊接轨迹模式，将所述位姿测量杆件的末端依次放置到规划路径上的每个设定的示教点上，每放置到一个示教点上，即按下一次柄身的信号触发键，每次点亮光斑点的同时发送信号给所述相机，控制所述相机拍摄完整清晰的六光斑图像；

步骤3、所述相机将拍摄得到的六光斑图像信息传输给上位机进行数据处理，根据各坐标系之间的位姿变换关系，转换为该示教点在机器人基坐标系下的位姿信息；

步骤4、所述上位机将上述示教点的位姿信息进行保存，待所有的示教点完成后，按下柄身的按键选择“收弧”结束示教，上位机将所有示教点在机器人基坐标系下的位姿信息传输给机器人控制模块；

步骤5、所述机器人控制模块根据得到的位姿信息，控制机器人末端夹持工具复现所有示教点的位姿，完成规划的焊接轨迹。

5.如权利要求4所述的基于光靶标的手持示教装置进行示教的方法，其特征在于：在上述步骤3中，坐标系转换的具体步骤如下：

步骤3.1、所述相机将六光斑图像信息传输给上位机进行数据处理，获得六光源坐标系在相机坐标系下的位姿变换矩阵T₃；

步骤3.2、由机器人控制模块获取得到机器人基坐标系到机器人末端夹持工具坐标系的位姿变化矩阵T₁；

步骤3.3、由机器人一次手眼标定获取得到机器人末端夹持工具坐标系与相机坐标系的位姿变换矩阵T₂；

步骤3.4、由机器人标定获取得到六光源坐标系到位姿测量杆件末端坐标系的位姿变换矩阵T₄；

步骤3.5、计算机器人基坐标系与位姿测量杆件末端坐标系之间的位姿变换矩阵T₅＝T₁·T₂·T₃·T₄，最终转换为位姿测量杆件的末端点在机器人基坐标系下的位姿信息，即规划路径上所设定的示教点在机器人基坐标系下的位姿信息。