關節(jié)臂的轉動副上的位置傳感器相連，并向位置傳感器發(fā)送廣播與查詢信號，且能夠接收所有位置傳感器傳送的姿態(tài)信息，進而對接收到的姿態(tài)信息運用專用軟件進行處理，生成目標機器人執(zhí)行指令程序；機器人其通過通訊總線與上位機相連，能夠接收上位機傳送的機器人執(zhí)行指令程序，并能夠根據機器人執(zhí)行指令程序在生產線重現示教機器人的工序動作。
[0043]機器人示教系統(tǒng):操作人員或工人基于關節(jié)臂，實現原先工人操作工具完成工作任務，工人在完成整個任務過程中操作工具，而工具安裝在關節(jié)臂上，在示教完成一定工序工作中，從而帶動關節(jié)臂運動；該關節(jié)臂示教系統(tǒng)的結構為輕質材料，并且?guī)в兄亓ρa償裝置和阻尼系統(tǒng)，一起構成無動力關節(jié)臂系統(tǒng)，大大降低操作人員的示教難度，并且保持操作的靈活性。
[0044]數據采集系統(tǒng):實現對示教系統(tǒng)中無動力關節(jié)臂各對應的運動副的移動和轉動信息采集(移動和轉動的信息中包含位置、速度和加速度信息)，同時還包含輔助裝置的運動信息(例如執(zhí)行工具的啟停，轉臺的運動等等)。
[0045]專用機器人程序編譯系統(tǒng):該系統(tǒng)由上位機及相關專用軟件構成，上位機接收數據采集系統(tǒng)傳來的無動力關節(jié)臂各對應的運動副的移動、轉動信息和輔助裝置的運動信息，并輸入專用機器人程序編譯軟件中，軟件根據不同結構的機器人的結構參數，結合關節(jié)臂和目標機器人之間的標定信息，將采集的信息重新編譯生成相對應的機器人應用程序，從而實現本發(fā)明能針對各種異構機器人運行程序自動優(yōu)化和編制功能。
[0046]其數據處理的原理如下:
[0047](I)示教操作時獲得的關節(jié)轉角信息經過運動學正解后就可以得到關節(jié)臂末端執(zhí)行工具的軌跡。
[0048](2)軌跡經過運動學逆解獲得目標機器人的末端執(zhí)行工具的運動參數。這些參數可以編譯成械手運目標機器人運動執(zhí)行代碼。
[0049]具體而言，由示教機構進行真實或虛擬示教，同時，數據采集系統(tǒng)收集相關關節(jié)臂運動信息，輸入上位機，由上位機專用軟件結合關節(jié)臂和目標機器人之間的標定信息，計算出所使用機器人各個運動關節(jié)臂運動控制信息，生成控制程序。
[0050]具體的實現技術流程:
[0051](I)首先操作工人對加工路徑進行一定的規(guī)劃，由于示教的軌跡將決定目標機器人的工作路徑；
[0052](2)操作人員驅動示教關節(jié)臂上的工具對工件進行加工。數據采集系統(tǒng)實時記錄示教關節(jié)臂每個關節(jié)上的關節(jié)角度，并且轉化成關節(jié)運動的位置、速度和角速度，同時也會記錄其它輔助裝置的運動信息(例如工具的啟停、轉臺的運動等等)；
[0053](3)示教操作時獲得的關節(jié)轉角信息經過運動學正解后就可以得到關節(jié)臂末端執(zhí)行工具的軌跡，軌跡經過運動學逆解獲得目標機器人各個運動副的運動參數或者末端執(zhí)行工具的運動參數。這些參數可以編譯成械手運目標機器人運動執(zhí)行代碼。
[0054]當目標機器人和關節(jié)臂同構同參數時，不需要經過正逆運動學映射關系，來得到目標機器人的關節(jié)運動副的運動參數；
[0055]當關節(jié)臂底座的坐標系和目標機器人底座的坐標系在工作時不一致時，應該考慮關節(jié)臂和目標機器人之間的坐標變換關系，通過關節(jié)臂底座的坐標系和目標機器人底座的坐標系在工作時一致，然后經過適當的標定來簡化關節(jié)臂和目標機器人之間機器人程序的生成，也就是關節(jié)采集的工具末端的數據，復合簡單的標定就可以直接作為目標機器人運動的軌跡，簡化目標機器人運動程序的生成，避免了復雜的數據處理。
[0056](4)結合工業(yè)機械手的結構參數，把示教運動軌跡自動轉換成機械手的運動程序，并通過以太網發(fā)送給工業(yè)機械手。
[0057](5)工業(yè)機械手再現示教軌跡，實現機械手噴釉。
[0058]以上結合具體實施例描述了本發(fā)明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域的技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯想到本發(fā)明的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于示教機器人的離線編程示教裝置，其特征在于，包括:示教機器人，數據采集系統(tǒng)，程序編譯系統(tǒng)，工業(yè)機器人。其中，示教機器人，用于執(zhí)行工序動作，所述機器人包括基座、設置在基座上的若干依次串聯的關節(jié)臂以及設置相連關節(jié)臂連接處形成驅動阻尼的阻尼器； 數據采集系統(tǒng)，用于采集機器人在執(zhí)行工序動作時關節(jié)臂的姿態(tài)信息，并發(fā)送姿態(tài)信息; 程序編譯系統(tǒng)，用于將數據采集系統(tǒng)采集的信息在計算機中進行程序編制，并傳送到工業(yè)機器人， 工業(yè)機器人執(zhí)行程序編譯系統(tǒng)傳輸而來的指令，實現工作程序的執(zhí)行。
2.根據權利要求1所述的基于示教機器人的離線編程示教裝置，其特征在于，所述姿態(tài)信息包括關節(jié)臂執(zhí)行工序動作時的移動坐標信息、轉動角度信息、速度信息。
3.根據權利要求1所述的基于示教機器人的離線編程示教裝置，其特征在于，所述數據采集系統(tǒng)包括設置關節(jié)臂上的傳感器。
4.一種離線編程示教機器人示教方法，包括上述權利要求1至4任一項所述的基于示教機器人的離線編程示教裝置，其特征在于，執(zhí)行以下步驟: 步驟S10、示教機器人被人工驅動進行操作作業(yè)進而帶動關節(jié)臂運動，同時，設置在關節(jié)臂的所有位置傳感器分別記錄各關節(jié)臂上各自所對應的姿態(tài)信息； 步驟S20、所有位置傳感器將步驟SlO中所記錄的姿態(tài)信息通過通訊總線發(fā)送給上位機； 步驟S30、所述上位機對接收到的姿態(tài)信息進行處理與編譯，在軟件中標定目標機器人后，生成機器人執(zhí)行指令程序； 步驟S40、所述上位機將步驟S30中生成的機器人執(zhí)行指令程序傳送到生產線的機器人中。
5.根據權利要求1所述的離線編程示教機器人示教方法，其特征在于，在步驟S20中，所有位置傳感器將步驟S1中所記錄的關節(jié)臂的運動信息通過通訊總線發(fā)送給上位機數據處理軟件，數據處理軟件將運動信息進行通過算法處理后生成異構機器人的控制程序以供下載。
6.根據權利要求1所述的離線編程示教機器人示教方法，其特征在于，在步驟S20中，所有位置傳感器將關節(jié)臂每個轉動副的角度信息通過RS232、RS485或CAN總線發(fā)送給上位機。
7.根據權利要求1所述的離線編程示教機器人示教方法，其特征在于，所述關節(jié)臂采用銷合金材料制造而成的無動力關節(jié)臂。
8.根據權利要求1所述的離線編程示教機器人示教方法，其特征在于，上位機其通過通訊總線與每個關節(jié)臂的轉動副上的位置傳感器相連，并向位置傳感器發(fā)送廣播與查詢信號，且能夠接收所有位置傳感器傳送的姿態(tài)信息，進而對接收到的姿態(tài)信息運用專用軟件進行處理，生成目標機器人執(zhí)行指令程序；機器人其通過通訊總線與上位機相連，能夠接收上位機傳送的機器人執(zhí)行指令程序，并能夠根據機器人執(zhí)行指令程序在生產線重現示教機器人的工序動作。
【專利摘要】本發(fā)明涉及機器人領域，尤其涉及一種離線編程示教機器人，通過數據采集系統(tǒng)的位置傳感器分別記錄關節(jié)臂上各自所對應的運動副的移動和轉動信息；并將所記錄的關節(jié)臂每個運動副的移動和轉動信息通過通訊總線發(fā)送給上位機應用專用軟件進行處理與編譯，生成機器人程序。同時還公開了一種離線示教方法，只需一臺示教系統(tǒng)即可示教任意臺數的普通機器人，可針對不同構型配置以及結構參數的機器人進行示教，極大地降低了成本和示教操作難度；并且能把熟練技工的操作經驗通過機械臂沉淀下來，使整個生產線達到熟練技工的技能水平，適合新進操作工人快速上手操作使用。
【IPC分類】B25J9-22
【公開號】CN104552300
【申請?zhí)枴緾N201410831497
【發(fā)明人】鄭振興, 秦磊, 禹鑫燚, 周莉, 楊永
【申請人】佛山市新鵬機器人技術有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日