CN206484559U - 基于三维力传感器的机器人示教系统 - Google Patents

基于三维力传感器的机器人示教系统 Download PDF

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王龙祥
肖海峰
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Abstract

本实用新型涉及一种基于三维力传感器的机器人示教系统,属于机器人技术领域。包括机器人和通过有线或无线的方式依次连接的三维力传感器,信号处理模块、计算机系统以及机器人控制器;所述机器人包括基座、设置在基座上的若干依次串联的关节臂;所述三维力传感器安装于机器人关节臂末端;所述信号处理模块用于接受所述三维力传感器采集的所述信号并将其转化成所述计算机系统能接受的数字信号;所述计算机系统用于对所述数字信号进行处理形成机器人操作指令,并将所述操作指令传至所述机器人控制器。其优点是:解决了现有技术中离线编程示教方法是复杂的空间轨迹加工时示教麻烦的问题,使机器人的示教操作更精确和高效。

Description

基于三维力传感器的机器人示教系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种机器人示教系统,更具体地说,尤其涉及一种基于三维力传 感器的机器人不教系统,属于机器人技术领域。
背景技术
[0002]在现代工业中,随着自动化程度的不断提高,工业机器人在各行各业得到了广泛 的€用。而无论多么先进智能的机器人系统,在操作作业前示教工序都是无法避免的。机器 人示教系统主要用于机器人示教操作中,其目的在于帮助机器人系统找准关键的轨迹点位 置,并按照预设的期望轨迹进行运动。
[0003]传统的机器人示教系统采用离线编程的方式机器人进行示教,离线示教是利用计 算机图形学成果,建立机械手及其工作环境的模型,通过对图形的操作和控制,离线计算和 规划出作业轨迹,在确认无误后将作业轨迹发送到机械手实现机械手编程。由于虚拟模型 和实际模型存在差异,离线编程示教方法的效果不是很好,尤其是复杂的空间轨迹加工时 示教显得非常麻烦。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种基于三维力传感器的机器人 示教系统,解决了现有技术中离线编程示教方法是复杂的空间轨迹加工时示教麻烦的问 题,具有体感操作和感知识别功能,使机器人的示教操作更精确和高效。本实用新型所采用 的技术方案如下:
[0005] 本实用新型涉及一种机器人示教系统,更具体地说,尤其涉及一种基于三维力传 感器的机器人示教系统,属于机器人技术领域。
[0006] 基于三维力传感器的机器人示教系统,包括机器人和通过有线或无线的方式依次 连接的三维力传感器,信号处理模块、计算机系统以及机器人控制器;所述机器人包括基 座、设置在基座上的若干依次串联的关节臂;
[0007] 所述三维力传感器安装于机器人关节臂末端;
[0008] 所述信号处理模块用于接受所述三维力传感器采集的所述信号并将其转化成所 述计算机系统能接受的数字彳目号;
[0009] 所述计算机系统用于对所述数字信号进行处理形成机器人操作指令,并将所述操 作指令传至所述机器人控制器;
[0010] 所述机器人控制器根据所述操作指令控制所述机器人运动到操作者期望的位姿。
[0011] 在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以作如下改进:
[0012] 进一步,所述信号处理模块包括依次连接的前置器、多路开关、信号预处理、A/D变 换、接口电路,所述接口电路与所述计算机系统连接。
[0013] 进一步,所述机器人还包括相连关节臂连接处形成驱动阻尼的阻尼器。
[0014] 进一步,所述计算机系统包括通讯驱动模块,通讯驱动模块采用所述机器人控制 器支持的通讯协议,将机器人操作指令上传至所述机器人控制器;所述通讯驱动模块包含 力传感器和力传感器信号调制器驱动程序。
[0015] 本实用新型与现有技术相比存在的有益效果是:本实用新型机器人示教系统通过 在各个关节臂末端安装三维力传感器,可以同时检测三维空间的三个力信息,实时监测并 记录每个关节臂人工拖拽过程中力的大小和方向,从而获得操作者更加精准的操作意图信 号并发送给计算机系统应用专用软件进行处理与编译,将所述操作意图信号转换成相应的 机器人操作指令后上传到机器人控制器执行,实现机器人运动至指定位姿。使机器人示教 操作更智能、精确、安全和高效,具有较强的易用性和实用性。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型实施例所述的基于三维力传感器的机器人示教系统的整体结构 框图;
[0017] 图2为本实用新型实施例所述的信号处理模块的结构框图;
[0018] 其中,i-三维力传感器,2-信号处理模块,3-计算机系统,4-机器人控制器,5-机器 人,6-前置器,7-多路开关,8-信号预处理,9-A/D变换,10-接口电路。
具体实施方式
[0019] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权 利要求书,本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且 均使用非精准的比率,仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0020] 实施例
[0021] 本实用新型涉及一种机器人示教系统,更具体地说,尤其涉及一种基于三维力传 感器的机器人示教系统,属于机器人技术领域。
[0022] 基于三维力传感器的机器人示教系统,包括机器人5和通过有线或无线的方式依 次连接的三维力传感器1,信号处理模块2、计算机系统3以及机器人控制器4;所述机器人5 包括基座、设置在基座上的若干依次串联的关节臂;
[0023] 所述三维力传感器1安装于机器人5关节臂末端;
[0024]所述信号处理模块2用于接受所述三维力传感器1采集的所述信号并将其转化成 所述计算机系统3能接受的数字信号;
[0025] 所述计算机系统3用于对所述数字信号进行处理形成机器人5操作指令,并将所述 操作指令传至所述机器人控制器4;
[0026] 所述机器人控制器4根据所述操作指令控制所述机器人5运动到操作者期望的位 姿。
[0027] 在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以作如下改进:
[0028] 在一优选方案中,所述信号处理模块2包括依次连接的前置器6、多路开关7、信号 预处理8、A/D变换9、接口电路10,所述接口电路10与所述计算机系统3连接。
[0029] 在一优选方案中,所述机器人5还包括相连关节臂连接处形成驱动阻尼的阻尼器。 [0030]在一优选方案中,所述计算机系统3包括通讯驱动模块,通讯驱动模块采用所述机 器人控制器4支持的通讯协议,将机器人5操作指令上传至所述机器人控制器4;所述通讯驱 动模块包含力传感器和力传感器信号调制器驱动程序。
[0031]本实用新型与现有技术相比存在的有益效果是:本实用新型机器人示教系统通过 在各个关节臂末端安装三维力传感器1,可以同时检测三维空间的三个力信息,实时监测并 记录每个关节臂人工拖拽过程中力的大小和方向,从而获得操作者更加精准的操作意图信 号并发送给计算机系统3应用专用软件进行处理与编译,将所述操作意图信号转换成相应 的机器人5操作指令后上传到机器人控制器4执行,实现机器人5运动至操作者期望的位姿。 使机器人示教操作更智能、精确、安全和高效,具有较强的易用性和实用性。
[0032]本实用新型的工作过程是:一种基于三维力传感器1的机器人示教系统,在各个关 节臂末端安装三维力传感器1,通过三维力传感器1测量并采集工作状态下各个关节臂三维 空间的三个力的信息,实时监测人工拖拽过程中力的大小和方向,当人工施加的力超过设 定阈值时,机器人5便沿着力的方向运动,记录人工拖拽过程中机器人5的运动轨迹,力的大 小和方向,前置器6将接收到三维力传感器1传来的信号放大后,将信号通过多路开关7传给 信号预处理8电路,将模拟信号转换成计算机能够处理的数字信号,再通过相应的接口电路 10传送到计算机内部系统进行程序编制,形成机器人5操作指令,并将操作指令传至所述机 器人控制器4;所述机器人控制器4根据所述操作指令控制所述机器人5运动到操作者期望 的位姿。
[0033]显然,本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新 型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其 等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (4)

1. 基于三维力传感器的机器人示教系统,其特征在于,包括机器人和通过有线或无线 的方式依次连接的三维力传感器,信号处理模块、计算机系统以及机器人控制器;所述机器 人包括基座、设置在基座上的若干依次串联的关节臂; 所述三维力传感器安装于机器人关节臂末端; 所述信号处理模块用于接受所述三维力传感器采集的所述信号并将其转化成所述计 算机系统能接受的数字信号; 所述计算机系统用于对所述数字信号进行处理形成机器人操作指令,并将所述操作指 令传至所述机器人控制器; 所述机器人控制器根据所述操作指令控制所述机器人运动到操作者期望的位姿。
2. 根据权利要求1所述的基于三维力传感器的机器人示教系统,其特征在于,所述信号 处理模块包括依次连接的前置器、多路开关、信号预处理、A/D变换、接口电路,所述接口电 路与所述计算机系统连接。
3. 根据权利要求1所述的基于三维力传感器的机器人示教系统,其特征在于,所述机器 人还包括相连关节臂连接处形成驱动阻尼的阻尼器。
4. 根据权利要求1所述的基于三维力传感器的机器人示教系统,其特征在于,所述计算 机系统包括通讯驱动模块,通讯驱动模块采用所述机器人控制器支持的通讯协议,将机器 人操作指令上传至所述机器人控制器;所述通讯驱动模块包含力传感器和力传感器信号调 制器驱动程序。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107738257A (zh) * 2017-10-17 2018-02-27 佛山市南方数据科学研究院 一种手把手示教传感机器人
CN110053022A (zh) * 2019-04-28 2019-07-26 郑州工程技术学院 一种三维力传感器的机器人示教系统及示教方法
WO2020118730A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 中国科学院深圳先进技术研究院 机器人柔顺性控制方法、装置、设备及存储介质

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