[发明专利]一种基于立体视觉的机器人快速示教方法

摘要

本发明公开了一种基于立体视觉的机器人快速示教方法，涉及机器人示教和立体视觉领域。本发明使用独立的具有特征识别单元的手持示教装置，通过安装在机器人末端或末端夹持工具上的立体视觉模块采集手持示教装置的图像，视觉信号处理模块识别、处理特征识别单元的信息，获取立体视觉坐标系到特征识别单元坐标系的变换关系，构建手持示教装置末端坐标系到机器人基坐标系的变换关系，获得手持示教装置末端点在机器人基坐标系下的位姿信息。根据该信息，机器人控制模块可控制机器人复现示教点的位姿。示教过程简便，充分利用人手部的灵活性，通过位姿测量杆件迅速到达所需示教点的位姿状态，极大提升示教效率，提高机器人易用性、灵活性、适应性。

主权项

1.一种基于立体视觉的机器人快速示教方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，将立体视觉模块安装在机器人机器人末端或末端夹持工具上，进行机器人手眼标定，获取立体视觉坐标系在机器人末端夹持工具坐标系下的位姿变换矩阵T₂；第二步，建立手持示教装置上的位姿测量杆件末端坐标系与手持示教装置上的特征识别单元坐标系之间的位姿变换矩阵T₄；第三步，调整机器人末端的位置和姿态，保证规划路径和手持示教装置的特征识别单元在立体视觉模块的有效视场范围内；所述规划路径指的是根据当前机器人的位置及机器人所能到达的有效工作空间范围所规划的设定点形成的路径；第四步，视觉信号处理模块从机器人控制模块获取机器人末端夹持工具坐标系在机器人基坐标系下的位姿变换矩阵T₁并保存；第五步，利用位姿测量杆件直观地达到所示教的设定点的位置和姿态，具体为，操作手持示教装置，使手持示教装置的位姿测量杆件的末端点移动到规划路径上的设定点的位置，在保持位姿测量杆件末端点的位置不变的情况下，调整位姿测量杆件至设定的姿态；第六步，手持示教装置将信号传输给立体视觉模块，控制所述立体视觉模块采集图像，并通过视觉处理系统识别、处理特征信息，首先，所述立体视觉模块控制立体视觉成像单元完整清晰地采集当前所述手持示教装置上特征识别单元的图像信息；然后，所述立体视觉模块将采集到的手持示教装置上特征识别单元的图像信息传输给所述视觉信号处理模块；最后，通过所述视觉信号处理模块进行特征识别和数据处理，构建出所述手持示教装置上特征识别单元坐标系在立体视觉坐标系下的位姿变换矩阵T₃；第七步，基于第一步、第二步、第四步和第六步所求得的位姿变换矩阵T₁、T₂、T₃、T₄的结果，通过所述视觉信号处理模块进行数据处理，获取机器人基坐标系与手持示教装置的位姿测量杆件末端坐标系之间的位姿变换矩阵T₅，进而获取位姿测量杆件末端点在机器人基坐标系下的位姿信息，即所示教的一个设定点在机器人基坐标系下的位姿信息，将该设定点在机器人基坐标系下的位姿信息保存在立体视觉信号处理模块中；第八步，重复第三步到第七步，直到完成规划路径上所有设定点的示教工作；第九步，所述视觉信号处理模块将保存的规划路径上的在机器人基坐标系下的所有设定点的位姿信息传输给机器人控制模块，所述机器人控制模块控制机器人复现规划路径上的所有设定点的位姿状态，实现机器人末端夹持工具的末端点的规划轨迹，完成快速示教；第十步，如果在当前机器人的位置及机器人所能到达的有效工作空间范围外，存在未完成的示教路径的示教工作，则移动机器人到达新的位置，重复第三步到第十步，直到完成示教路径的示教工作；所述示教路径指的是不限于机器人在当前位置下的工作空间范围的所有规划路径。