CN108008729B - 机器人红外激光定位运动轨迹规划方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人红外激光定位运动轨迹规划的方法及装置，所述装置包括中央数据处理器和分别与所述中央数据处理器能进行双向数据通讯的红外激光扫描系统和机器人系统，所述机器人系统包括机器人和与所述机器人连接的制程工具，所述红外激光扫描系统包括红外激光发射基站和红外激光定位仪。所述装置及利用该装置的规划方法简化了机器人运动轨迹的规划，大大提高运动轨迹规划的效率，扩展机器人在工业领域的应用范围，使机器人在非标个性化制造领域能获得大规模的应用。
Description
技术领域
本发明涉及机器人运动轨迹规划技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的激光定位机器人运动轨迹规划技术。
背景技术
目前，机器人产业蓬勃发展，为了便于技术人员对机器人进行运动轨迹规划，大都会为机器人配备相应的示教器，即通过示教器进行示教编程，写入示教器进而使机器人按预设的运动轨迹进行工作。示教再现型工业机器人一直在工业机器人领域占据重要地位，虽然人工智能技术的迅速发展催生出智能机器人，但是示教再现型机器人在操作性、性价比方面都具有其他机器人无法比拟的优势。
示教器接收操作者使用机器人运动控制编程语言输入的控制指令，将其生成相应的控制信号发送至控制器中，以控制机器人后续有规划的运动。但是，机器人运动控制编程语言以及示教器根据该编程语言生成的控制信号的扩展性不强，可变性差，对环境的感知、适应能力较差，其所存在的问题一是通过获取点的坐标输入所用时间长，效率低，二是对示教器编程技术人员的专业技能要求高，需要较长时间的专业训练，导致使用示教器做运动轨迹规划的机器人不适于用于非标制造领域，而且，示教器设备昂贵，操作复杂，规划效率低，不适应个性化定制生产。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种新的机器人运动轨迹的规划方法及装置，以取代现有技术中机器人运动轨迹规划中的示教器的规划方法及其装置，从而简化机器人运动轨迹的规划，大大提高运动轨迹规划的效率，扩展机器人在工业领域的应用范围，使机器人在非标个性化制造领域能获得大规模的应用。
本发明的技术解决方案为：提供一种机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，通过以下步骤进行机器人运动轨迹的规划：
第一步，设置红外激光扫描系统、中央数据处理器和机器人系统，所述红外激光扫描系统包括红外激光发射基站和红外激光定位仪，所述红外激光发射基站所能扫描的范围覆盖所述机器人系统的运动范围，所述红外激光扫描系统和机器人系统均能与所述中央数据处理器进行双向数据通讯；
第二步，定位所述红外激光发射基站扫描覆盖范围内的表面设有红外线传感器的红外激光定位仪，所述红外激光定位仪中设有坐标获取装置，所述坐标获取装置包括交互设备和感光二极管，该处的感光二极管即为所述红外线传感器；
第三步，对所述红外激光扫描系统进行初始化，将所述红外激光扫描系统的坐标系原点定义到机器人系统的用户坐标系原点上，以实现红外激光扫描系统坐标与机器人系统坐标之间的实时转换；
第四步，在所述红外激光定位仪获取了目标位置的坐标及姿态信息后，通过特定的数据通讯协议将所述坐标及姿态信息传输到所述中央数据处理器；
第五步，所述中央数据处理器接收到所述信息后，对所述信息中点坐标的属性进行分析，区分出所获取的点是否属于直线或圆并给出点属性的指令；
第六步，所述中央数据处理器根据所述点属性的指令通过规定格式传送给机器人系统；
第七步，所述机器人系统通过预先写入的数据接口程序，识别并接受所述指令，从而作出相应的运动轨迹作业指令，实现运动轨迹的实时规划；
第八步，所述机器人系统完成上述动作步骤后，向中央数据处理器发出下一步动作请求指令；
第九步，所述中央数据处理器接收到所述动作指令完成并请求下一动作的指令后，根据预定线程，编入各参数之偏移量，进行重复动作，发送至机器人操作系统，循环完成阶段性任务；
第十步，所述中央数据处理器判断阶段性任务完成后，向所述红外激光扫描系统发出下一步动作要求指令，则所述红外激光定位仪进行下一步动作。
所述红外激光发射基站以3600rpm的速度不断对整个定位空间进行扫描，所述交互设备通过内部预先确定位置的红外感光二极管的感光信息计算出当前所述交互设备所处的空间位置和姿态信息。其中，所述红外感光二极管根据实际需要为多个。
进一步的，所述机器人系统包括机器人和制程工具，所述制程工具为用于工程焊接用的焊枪或者所述制程工具为用于机械切割用的割枪或刀具。
本发明还提供一种能实现如上所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法的装置，包括中央数据处理器和分别与所述中央数据处理器能进行双向数据通讯的红外激光扫描系统和机器人系统，所述机器人系统包括机器人和与所述机器人连接的制程工具，所述红外激光扫描系统包括红外激光发射基站和红外激光定位仪。
进一步的，所述制程工具为用于工程焊接用的焊枪或用于机械切割用的割枪等工程工具或刀具。
更进一步的，所述红外激光定位仪中设有坐标获取装置，所述坐标获取装置包括交互设备和感光二极管。
本发明的方法及装置，改变了机器人运动轨迹的示教方式，由原来的人手获取坐标数据，进而进行手动输入坐标参数的方法，改为由红外激光扫描系统获取坐标及姿态，通过数据处理系统的接收和转译，进而为机器人系统所接收，从而达到运动轨迹的即时规划，真正实现了机器人与机器视觉之间的无缝隙连接。这一发明的出现，有两个方面的突破，一是解放了机器人的应用，使机器人可以大范围地运用于非标制造领域；二是极大地提高了运动轨迹规划的效率，是原来传统方法的数十倍以上，达到所见即所得，所指即到达的效果。
附图说明
图1为本发明实施方式中各组成部分相互关系的示意图。
具体实施方式
为了能更清楚地阐述本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的实施方式做简要地说明，很显然，对实施方式及附图的描述仅是为了说明本发明的技术方案，在本领域普通技术人员能理解的背景下，本发明的保护范围不限于实施方式及附图。
如图1所示，根据本发明的实施方式为一种机器人红外激光定位运动轨迹规划装置，该装置包括中央数据处理器(M)10和分别与所述中央数据处理器10能进行双向数据通讯的红外激光扫描系统(U)20和机器人系统(R)30，所述机器人系统30包括机器人31和与所述机器人31连接的制程工具32，所述红外激光扫描系统20包括红外激光发射基站21和红外激光定位仪22(即手持器，用来接收红外激光并进行距离计算)。
所述制程工具32可为用于工程焊接用的焊枪或用于机械切割用的割枪等工程工具或刀具。所述红外激光定位仪22中设有坐标获取装置221，所述坐标获取装置221包括交互设备2211和感光二极管2212。所述感光二极管2212用作红外线传感器。
所述红外激光定位运动轨迹规划装置工作时，所述红外激光发射基站21发出红外激光，不断对定位区域内进行高速扫描，所述红外激光定位仪22接收所述红外激光并进行位置计算，从而得出当前位置的坐标值及向量值。
利用上述机器人红外激光定位运动轨迹规划装置可以实现基于机器视觉的运动轨迹规划，所述运动轨迹规划是通过以下步骤来实现的：
第一步，设置红外激光扫描系统、中央数据处理器和机器人系统，所述红外激光扫描系统包括红外激光发射基站和红外激光定位仪，所述红外激光发射基站所能扫描的范围覆盖所述机器人系统的运动范围，所述红外激光扫描系统和机器人系统均能与所述中央数据处理器进行双向数据通讯；
第二步，定位所述红外激光发射基站扫描覆盖范围内的表面设有红外线传感器的红外激光定位仪，所述红外激光定位仪中设有坐标获取装置，所述坐标获取装置包括交互设备和感光二极管，该处的感光二极管即为所述红外线传感器；
第三步，对所述红外激光扫描系统进行初始化，将所述红外激光扫描系统的坐标系原点(视觉坐标系原点)定义到机器人系统的用户坐标系原点上，以实现红外激光扫描系统坐标与机器人系统坐标之间的实时转换；
第四步，在所述红外激光定位仪获取了目标位置的坐标及姿态信息后，通过特定的数据通讯协议将所述坐标及姿态信息传输到所述中央数据处理器，所述目标位置指的是实际工作所需测量的位置，所述特定的数据通讯协议根据实际工作条件或要求进行具体确定；
第五步，所述中央数据处理器接收到所述信息后，对所述信息中点坐标的属性进行分析，区分出所获取的点是否属于直线或圆并给出点属性的指令；
第六步，所述中央数据处理器根据所述点属性的指令通过规定格式传送给机器人系统，所述规定格式由机器人示教器所确定，不同类型机器人会有不同；
第七步，所述机器人系统通过预先写入的数据接口程序，识别并接受所述指令，从而作出相应的运动轨迹作业指令，实现运动轨迹的实时规划；
第八步，所述机器人系统完成上述动作步骤后，向中央数据处理器发出下一步动作请求指令；
第九步，所述中央数据处理器接收到所述动作指令完成并请求下一动作的指令后，根据预定线程，编入各参数之偏移量，进行重复动作，发送至机器人操作系统，循环完成阶段性任务；
第十步，所述中央数据处理器判断阶段性任务完成后，向所述红外激光扫描系统发出下一步动作要求指令，则所述红外激光定位仪进行下一步动作。
所述红外激光发射基站以3600rpm的速度不断对整个定位空间进行扫描，所述交互设备通过内部预先确定位置的红外感光二极管的感光信息计算出当前所述交互设备所处的空间位置和姿态信息。其中，所述红外感光二极管根据实际需要为多个。
所述机器人系统包括机器人和制程工具，所述制程工具为用于工程焊接用的焊枪或者所述制程工具为用于机械切割用的割枪或刀具。
本发明实施方式通过红外激光扫描的方式，获取工件制程中所需的机器人运动轨迹的关键坐标值，通过数据计算及传输，从而使机器人按照所规划的运动轨迹进行运动，直接取代了机器人示教过程及示教器，达到所见即所得，所指即到达的技术效果，即通过使用红外线激光高速扫描的方式，多角度全方位即时读取目标物的坐标值，并即时传输给中央数据处理器，进而即时通过相关程序对所获取的坐标值属性进行分析，通过数据处理器进行计算，传输到机器人系统，直接生成机器人的动作指令，完全取代人工作业过程。
上述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，不应认为是对发明保护范围的限制，本发明除用于机器人运动轨迹规划技术领域外，也可应用于其他任何相近领域。
Claims (8)
1.一种机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，其特征在于，通过以下步骤进行机器人运动轨迹的规划：
第一步，设置红外激光扫描系统、中央数据处理器和机器人系统，所述红外激光扫描系统包括红外激光发射基站和红外激光定位仪，所述红外激光发射基站所能扫描的范围覆盖所述机器人系统的运动范围，所述红外激光扫描系统和机器人系统均能与所述中央数据处理器进行双向数据通讯；
第二步，定位所述红外激光发射基站扫描覆盖范围内的红外激光定位仪，所述红外激光定位仪的表面设有红外线传感器,所述红外激光定位仪中设有坐标获取装置，所述坐标获取装置包括交互设备和感光二极管；
第三步，对所述红外激光扫描系统进行初始化，将所述红外激光扫描系统的坐标系原点定义到机器人系统的用户坐标系原点上，以实现红外激光扫描系统坐标与机器人系统坐标之间的实时转换；
第四步，在所述红外激光定位仪获取了目标位置的坐标及姿态信息后，通过特定的数据通讯协议将所述坐标及姿态信息传输到所述中央数据处理器；
第五步，所述中央数据处理器接收到所述信息后，对所述信息中点坐标的属性进行分析，区分出所获取的点是否属于直线或圆并给出点属性的指令；
第六步，所述中央数据处理器将所述点属性的指令通过规定格式传送给机器人系统；
第七步，所述机器人系统通过预先写入的数据接口程序，识别并接受所述指令，从而作出相应的运动轨迹作业指令，实现运动轨迹的实时规划；
第八步，所述机器人系统完成上述动作步骤后，向中央数据处理器发出下一步动作请求指令；
第九步，所述中央数据处理器接收到所述动作指令完成并请求下一动作的指令时，根据预定线程，编入各参数之偏移量，进行重复动作，发送至机器人操作系统，循环完成阶段性任务；
第十步，所述中央数据处理器判断阶段性任务完成后，向所述红外激光扫描系统发出下一步动作要求指令，则所述红外激光定位仪进行下一步动作。
2.如权利要求1所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，其特征在于，所述红外激光发射基站以3600rpm的速度不断对整个定位空间进行扫描，所述交互设备通过内部预先确定位置的红外感光二极管的感光信息计算出当前所述交互设备所处的空间位置和姿态信息。
3.如权利要求2所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，其特征在于，所述红外感光二极管为多个。
4.如权利要求3所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，其特征在于，所述机器人系统包括机器人和制程工具。
5.如权利要求4所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，其特征在于，所述制程工具为用于工程焊接用的焊枪。
6.如权利要求4所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法，其特征在于，所述制程工具为用于机械切割用的割枪。
7.一种能实现如权利要求1-4任一项所述的机器人红外激光定位运动轨迹规划方法的装置，其特征在于，包括中央数据处理器和分别与所述中央数据处理器能进行双向数据通讯的红外激光扫描系统和机器人系统，所述机器人系统包括机器人和与所述机器人连接的制程工具，所述红外激光扫描系统包括红外激光发射基站和红外激光定位仪。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述制程工具为用于工程焊接用的焊枪或用于机械切割用的割枪。
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