[发明专利]基于IMU与视觉的机器人引导手柄及其使用方法

权利要求书

1.一种基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，包括手柄（1），手柄（1）上侧设有多个按钮，手柄（1）前端设有面型基准（11），手柄（1）底部设有线型基准（10），面型基准（11）垂直于线型基准（10）布置；线型基准（10）用于实现机器人在线性应用场景的引导功能，面型基准（11）用于实现机器人在面性应用场景的引导功能；线性应用场景至少适用于毛刺、倒角、涂胶工艺，面性应用场景至少适用于打磨、抛光工艺；

所述按钮至少包括按钮A（2）、按钮B（3）、按钮C（4）、按钮D（5），4个按钮分别用以控制机器人Movl点位记录、Movj点位记录、全轨迹记录和程序下发的功能；

所述手柄（1）前部设有视野朝向下方的3D视觉相机（21），3D视觉相机（21）具有实感跟踪功能，其内部集成有可用于检测6个自由度的运动状态的惯性测量单元（IMU）；

所述手柄（1）内设有集成电路板（16），手柄（1）侧面设有与3D视觉相机（21）连接的第一通讯线缆（7）、与集成电路板（16）连接的第二通讯线缆（8）；

所述线型基准（10）下端设有凹槽（22），凹槽内设有滚珠（23）；

所述凹槽上部连通有容纳槽（24），容纳槽内设有含色指示剂（25）；线型基准（10）下部侧壁上加工有与容纳槽连通的注入孔（26）；滚珠用于在参考基准面上划出运行轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，所述面型基准（11）和线型基准（10）均与手柄（1）可拆卸的连接。

3.根据权利要求2所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，所述面型基准（11）和线型基准（10）通过相同型号的连接件连接，使得面型基准（11）和线型基准（10）的位置可互换。

4.根据权利要求1所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，所述手柄（1）前端设有用于保护相机的盖子（6），盖子（6）上设有密封防震棉（13）。

5.根据权利要求1所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，所述惯性测量单元（IMU）内集成有用于稳定图像的陀螺仪和多种传感器，以检测三个轴的旋转和移动，以及俯仰、偏航和翻滚情况。

6.根据权利要求1所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，所述集成电路板（16）上集成有用于实现对机器人远程引导的无线通信模块。

7.根据权利要求1所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄，其特征在于，所述线型基准（10）下端加工为锥形。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的基于IMU与视觉的机器人引导手柄的使用方法，其特征在于，通过3D视觉相机（21）获取当前参考基准在世界坐标系中的位姿，分析标定的机器人和引导手柄相对位姿关系，将引导手柄的轨迹转化为机器人末端工具的轨迹，从而实现轨迹复现功能；

在轨迹引导过程中，操作者将线型基准（10）或者面型基准(11）沿着参考基准面移动，对于线性应用场景选择使用线型基准（10），面性应用场景选择面型基准（11）；操作者根据工艺需要选择按钮A（2）或按钮B（3）来记录点位信息和插补方式，连续记录点位完成后，点击按钮D（5）发送记录的程序信息至机器人，即可完成机器人的轨迹引导、示教工作；

对于连续变化的复杂曲面工况，操作者可选择线型基准（10）作参考，点击按钮C（4），打开全轨迹跟随记录功能，通过线型基准（10）的末端尖点沿着曲面均匀移动，轨迹引导完成后，再次点击按钮C（4），关闭全轨迹跟随记录功能，点击按钮D（5）发送记录的程序信息至机器人，即可完成了机器人在复杂曲面工况的引导示教工作。