CN105500345A - 分离式机器人拖动示教手柄及其示教方法 - Google Patents

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李洪斌
阎宏伟
杨忠
王品
苏兆锋
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0081—Programme-controlled manipulators with master teach-in means
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases

Abstract

本发明涉及一种分离式机器人拖动示教手柄及其示教方法，为了解决已有技术中力/力矩传感器成本高、示教效果差、手柄可移动空间小的不足，该分离式机器人拖动示教手柄，包括手柄本体，所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块。该分离式机器人拖动示教手柄可操纵空间大，操作员操作过程非常直观；示教结束后，将手柄移走即可，即分离式的，所以，该示教手柄可以用于多台机器人的拖动示教，降低了成本。

Description

分离式机器人拖动示教手柄及其示教方法
技术领域
本发明涉及一种机器人拖动示教手柄及其示教方法，具体说是一种分离式机器人拖动示教手柄及其示教方法，属于机器人示教设备及其示教方法技术领域。
背景技术
为了更好的满足未来工业应用的需要，机器人需要有更好的柔性和开放性，并具有友好的人机交互功能的可编程功能，机器人示教系统就是其中一项重要技术。
目前较为常用的机器人示教方式为拖动示教，依靠操作员观察机器人末端执行器相对于作业对象的位姿，通过对示教器的操作，拖动机器人沿作业路径运动。在拖动过程中，计算机采集并记录各关节运动数据，从而得到机器人作业路径数据。
现有的示教器上配备力/力矩传感器，当操作员通过操纵安装在机器人末端执行器上的控制手柄对机器人进行作业轨迹演示时，力/力矩传感器产生相应的输出数据，机器人控制器根据该数据驱动机器人各关节运动。其不足之处如下：（1）力/力矩传感器成本较高，导致整套示教器价格昂贵。（2）力/力矩传感器本身属于可变形体，如果在传感器上连接工装易导致机构的振动，从而影响示教效果。（3）现有的示教器手柄可移动的空间较小，不够直观。
发明内容
本发明在于解决已有技术中力/力矩传感器成本高、示教效果差、手柄可移动空间小的不足，提供一种成本低、示教效果直观可靠、手柄移动空间大的分离式机器人拖动示教手柄及其示教方法。
本发明的分离式机器人拖动示教手柄是通过以下技术方案实现的：
分离式机器人拖动示教手柄，包括手柄本体，其特殊之处在于：所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块；
一种应用上述分离式机器人拖动示教手柄的拖动示教系统，包括手柄本体和上位机，其特殊之处在于：所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块；所述上位机对传感器采集到的信号进行处理，得到期望的轨迹，并计算出机器人的控制量。
所述手柄为六自由度手柄；
利用上述分离式机器人拖动示教系统的示教方法，其特殊之处在于：将手柄本体放置在机器人末端执行器上，操作员操作手柄本体的摇杆，传感器输出代表摇杆运动矢量大小和方向的电信号，该电信号经模数转换ADC模块转化为数字量信号通过通讯模块上传给上位机，上位机按照运动学反解算法求解各轴电机的控制量，驱动机器人上的各个电机运动。
本发明分离式机器人拖动示教手柄可操纵空间大，操作员操作过程非常直观；在示教过程中，把所设计的手柄安装到机器人末端执行器上，操作员通过操纵手柄的摇杆，将表征末端执行器期望的运动轨迹和运动参数的矢量大小和方向传送到机器人上位机，以驱动机器人各个关节运动。对于现场操作工人来说，上述示教过程中直观方便；根据矢量方向和大小，控制机器人去动作，示教结束后，将手柄移走即可，即分离式的，所以，该示教手柄可以用于多台机器人的拖动示教，降低了成本。
附图说明
图1：本发明分离式机器人拖动示教手柄的结构示意图；
图2：由图1组成的示教系统结构示意图；
图3：图2示教系统拖动示教过程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：参考图1。该分离式机器人拖动示教手柄，为六自由度手柄，包括手柄本体，所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块。
如图2所示，该分离式机器人拖动示教系统，包括六自由度手柄本体，所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块；所述上位机对传感器采集到的信号进行处理，得到期望的轨迹，并计算出机器人的控制量，所述上位机为电脑。
如图3所示，该分离式机器人拖动示教系统的示教方法，将手柄本体放置在机器人末端执行器上，操作员操作手柄本体的摇杆，传感器输出代表摇杆运动矢量大小和方向的电信号，该电信号经模数转换ADC模块转化为数字量信号通过通讯模块上传给上位机，上位机按照运动学反解算法求解各轴电机的控制量，驱动机器人上的各个电机运动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.分离式机器人拖动示教手柄，包括手柄本体，其特征在于：所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块。
2.根据权利要求1所述分离式机器人拖动示教手柄，其特征在于：所述手柄为六自由度手柄。
3.由权利要求1所示分离式机器人拖动示教手柄组成的拖动示教系统，包括手柄本体和上位机，其特征在于：所述手柄本体上设有输入示教操作人员期望运动轨迹的摇杆，所述摇杆的输出端连接有将机械动作转换为模拟量电信号的传感器，所述传感器的输出端连接有将模拟量电信号转换为数字量信号的模数转换ADC模块，所述模数转换ADC模块的输出端连接有实现手柄与上位机之间数据交换的通讯模块；所述上位机对传感器采集到的信号进行处理，得到期望的轨迹，并计算出机器人的控制量。
4.根据权利要求3所述分离式机器人拖动示教手柄，其特征在于：所述手柄为六自由度手柄。
5.利用权利要求4或5所述分离式机器人拖动示教系统的示教方法，其特征在于：将手柄本体放置在机器人末端执行器上，操作员操作手柄本体的摇杆，传感器输出代表摇杆运动矢量大小和方向的电信号，该电信号经模数转换ADC模块转化为数字量信号通过通讯模块上传给上位机，上位机按照运动学反解算法求解各轴电机的控制量，驱动机器人上的各个电机运动。
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