CN209304584U - 一种工业机器人定位操控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工业机器人定位操控系统，包括：通信模块，电性连接上位机和定位操控装置；视觉采集装置，电性连接所述上位机；所述定位操控装置包括：中央控制模块，电性连接所述通信模块；姿态采集模块，电性连接所述中央控制模块；激光发射模块，电性连接所述中央控制模块；电源模块，电性连接所述中央控制模块。本实用新型通过定位操作装置实现机器人空间姿态示教，发射激光光标经机器视觉技术处理实现机器人空间位置示教，示教过程简单直观，操作人员无需进行复杂的专业培训即可快速操作。

Description

一种工业机器人定位操控系统

技术领域

本实用新型涉及工业机器人操控示教技术领域，具体涉及一种工业机器人定位操控系统。

背景技术

随着传统制造业进入智能化转型升级关键阶段，机器人尤其是工业机器人在行业中的应用越发广泛。目前，大部分工业机器人仍采用在线示教的方式完成示教，通过示教器按键或摇杆操控机器人示教运动轨迹，操作繁琐、示教耗时长，对操作人员专业素质要求高，培训成本高。

现有的新型机器人操控、示教装置大部分通过惯性测量单元采集示教姿态，针对示教位置的采集，通过对惯性测量单元采集的运动数据进行积分、生成位置轨迹目前存在误差较大的问题，难以满足示教精度要求；通过摇杆移动机器人进行位置示教操作仍然较为繁琐，且由未经培训的人员进行操作极易出现机器人关节限位问题；通过相机采集示教器位置信息，由于标定杆或光学信标与示教执行机构固定连接，人工操作过程中极易发生遮挡，造成示教不便。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种工业机器人定位操控系统，以解决现有技术中人工操作过程不方便的缺陷。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种工业机器人定位操控系统，该操控系统包括：

通信模块，电性连接上位机和定位操控装置；

视觉采集装置，电性连接所述上位机；

所述定位操控装置包括：

中央控制模块，电性连接所述通信模块；

姿态采集模块，电性连接所述中央控制模块；

激光发射模块，电性连接所述中央控制模块；

电源模块，电性连接所述中央控制模块。

可选地，所述定位操控装置还包括人机交互模块，电性连接所述中央控制模块。

可选地，所述视觉采集装置包括至少两台相机，两台所述相机的视场覆盖示教空间。

可选地，所述定位操作装置还包括信息监控模块，电性连接所述上位机。

可选地，所述通信模块包括有线通信单元或/和无线通信单元。

如上所述，本实用新型的一种机器人定位操控系统，具有以下有益效果：

本实用新型提供一种机器人定位操控系统，包括：通信模块，电性连接上位机和定位操控装置；视觉采集装置，电性连接所述上位机；所述定位操控装置包括：中央控制模块，电性连接所述通信模块；姿态采集模块，电性连接所述中央控制模块；激光发射模块，电性连接所述中央控制模块；电源模块，电性连接所述中央控制模块。本实用新型通过定位操作装置实现机器人空间姿态示教，发射激光光标经机器视觉技术处理实现机器人空间位置示教，示教过程简单直观，操作人员无需进行复杂的专业培训即可快速操作。同时，系统装置具有无线通信单元和独立电源模块，操作人员可远距离完成示教操作，过程中无需靠近机器人或工件，保证操作人员安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种工业机器人定位操控系统结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。

本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本领域技术人员可以理解的是，本实用新型中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或者有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本实用新型的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本领域技术人员可以理解的是，所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一个元件时，它可以直接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且排除像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图1所示，本实用新型还提供一种工业机器人定位操控系统，该操控系统包括定位操控装置1、视觉采集装置2、上位机3和通信模块4；

所述通信模块，电性连接上位机和定位操控装置，用于所述定位操控装置与所述上位机之间的数据和指令传输；

所述上位机，用于根据所述光标图像信息获得光标空间位置坐标并根据所述激光光标空间位置坐标获得激光标位置示教信息；还用于根据所述空间姿态示教信息和所述激光光标位置示教信息生成机器人运动轨迹。

所述定位操控装置，用于使将激光光标沿预设的轨迹运动；还用于记录机器人末端在沿预设的轨迹运动过程中的运动姿态并根据所述运动姿态获得空间姿态示教信息；

所述视觉采集装置，电性连接所述上位机，用于采集光光标图像信息；

于本实施例中，所述视觉采集装置包含至少两台相机，所有相机的视场须覆盖示教空间范围。操作时各相机的位置固定，所采集的图像数据实时发送上位机。进一步视觉采集装置包括2台工业相机，将两台工业相机分别固定安装于机器人工位，2台相机位于同一水平面，相机间距离为800mm，两台相机的视场覆盖工件和机器人工作空间，装置搭建完成以后，进行双目视觉标定、相机坐标系与机器人坐标系之间的标定。

于一实施例中，所述上位机为一台具有WI-FI和以太网通信接口的PC机。

于一实施例中，所述定位操控装置包括激光发射模块13、姿态采集模块11、中央控制模块15、人机交互模块12和电源模块14；

于一实施例中，所述定位操控装置包括：

中央控制模块，电性连接所述通信模块，用于接收所述姿态采集模块采集的数据、人机交互模块的操作指令；除此之外，所述中央控制模块还用于接收、处理各模块采集的数据、操作指令、上位机发送的数据等，并控制相庆的模块按操作指令执行。

姿态采集模块，电性连接所述中央控制模块，用于采集空间姿态示教信息。于本实施例中，姿态采集模块具有惯性测量单元，包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁力计以及温度传感器，所述三轴加速度计、三轴陀螺仪和磁力计采集的数据被发送至所述中央控制模块15中。

激光发射模块，电性连接所述中央控制模块，用于发射激光，并可在目标示教位置形成激光光标。于本实施例中，激光光标为一个圆形激光光标。所述激光发射模块所述激光光标由所述视觉采集装置采集形成光标图像信息，该光标图像信息被传送至上位机，由上位机获得光标空间位置完成光标识别定位，进一步获得光标位置示教信息，该光标位置示教信息被传送至定位操控装置的信息监控模块，以供操作人员确认。

人机交互模块，电性连接所述中央控制模块，用于显示空间姿态示教信息和光标位置示教信息，人机交互模块还用于显示操控系统的系统状态，接收操作人员的操作指令。进一步，人机交互模块可显示定位操控系统电量信息、系统模式状态、姿态角示教信息、光标图像空间位置信息等，并具有指令输入区域。

电源模块，电性连接所述中央控制模块。所述电源模块具有充电电池和对充电电池进行管理的电源管理单元，定位操控装置在运行时无需连接电源线，可实时爱过人机交互模块显示电源状态，并对进池进行充电管理。

于本实施例中，所述的通信模块为无线通信模块，且同时具有备用的有线通信接口。

下面对操作人员执行的示教步骤进行介绍，具体包括以下步骤：

启动系统各装置，完成初始化、通信检查、视觉采集装置标定和传感器校准；操作人员检查定位操控装置电源状态，若电池电量不足，需及时更换电池，保证装置供电充足。

操作人员持定位操控装置1，发射一束可见激光在焊缝轨迹示教起始位置形成一个激光光标；

操作人员持定位操控装置1，通过人机交互模块12发送开始指令，系统开始记录示教信息。示教过程中，操作人员持示教装置1模拟焊枪运动：将激光光标模拟为焊枪末端，使激光光标沿焊缝轨迹运动，通过视觉采集装置2采集激光光标图像信息发送至上位机3，上位机记录光标图像信息和位置示教信息；同时，操作人员所持定位操控装置1的姿态与作业过程中的焊枪姿态保持一致，通过姿态采集模块11采集、记录示教过程中的姿态信息；

姿态和位置示教完毕后，操作人员通过人机交互模块12发送结束指令，检查姿态示教信息和光标位置示教信息无误后，输入确认指令。定位操控装置1接收确认指令后，将姿态示教信息和光标位置示教信息发送至上位机3，计算生成优化的机器人运动轨迹，转化为机器人控制系统可识别的执行程序，完成机器人示教。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种工业机器人定位操控系统，其特征在于，该操控系统包括：

通信模块，电性连接上位机和定位操控装置；

视觉采集装置，电性连接所述上位机；

所述定位操控装置包括：

中央控制模块，电性连接所述通信模块；

姿态采集模块，电性连接所述中央控制模块；

激光发射模块，电性连接所述中央控制模块；

电源模块，电性连接所述中央控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人定位操控系统，其特征在于，所述定位操控装置还包括人机交互模块，电性连接所述中央控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人定位操控系统，其特征在于，所述视觉采集装置包括至少两台相机，两台所述相机的视场覆盖示教空间。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人定位操控系统，其特征在于，所述定位操作装置还包括信息监控模块，电性连接所述上位机。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人定位操控系统，其特征在于，所述通信模块的通信方式为有线通信或无线通信。

6.根据权利要求1所述的一种工业机器人定位操控系统，其特征在于，所述通信模块包括有线通信单元或/和无线通信单元。