[发明专利]一种工业机器人三维实时高精度定位装置及方法

权利要求书

1.一种工业机器人三维实时高精度定位装置，其特征在于，包括：工业机器人系统（1）、工业计算机（2）和相机单元（3），其中工业计算机（2）包括变权重相机空间定位单元（2-1）、图像处理单元（2-2）和机器人运动控制单元（2-3），机器人运动控制单元（2-3）包括机器人正运动学单元（2-3-1）和机器人逆运动学单元（2-3-2）两部分，其中图像处理单元（2-2）通过变权重相机空间定位单元（2-1）与机器人运动控制单元（2-3）相连；工业计算机（2）通过第一千兆以太网（5）与工业机器人控制器（6）相连接，工业机器人控制器（6）的控制端接入工业机器人系统（1），工业计算机（2）通过第二千兆以太网（4）与相机单元（3）相连；

所述工业机器人系统（1）包括六自由度工业机器人（1-0）、激光发射装置（1-1）和工装机构（1-2），其中工装机构（1-2）的初始端刚性固定在六自由度工业机器人（1-0）的末端，且与六自由度工业机器人（1-0）的前臂共轴；工装机构（1-2）的末端设置有特征点（1-6）和工具（1-5），特征点（1-6）位于工装机构（1-2）顶端与其轴线成30°～60°夹角的上斜面，工具（1-5）刚性固定在工装机构（1-2）的下方；激光发射装置（1-1）设置在六自由度工业机器人（1-0）前臂，使激光发射装置（1-1）发射出的激光线投射到工作平台（1-3）上；

相机单元（3）将实时采集的图像输入工业计算机（2）中的图像处理单元（2-2）进行处理，并将处理结果发送给变权重相机空间定位单元（2-1）；机器人正运动学单元（2-3-1）将当前六自由度工业机器人（1-0）的状态信息进行处理后发送给变权重相机空间定位单元（2-1）；变权重相机空间定位单元（2-1）对接收到的信息进行综合处理后发送给机器人逆运动学单元（2-3-2）；机器人逆运动学单元（2-3-2）与工业机器人控制器（6）进行网络通信发送命令控制六自由度工业机器人（1-0）运动。

2.根据权利要求1所述的工业机器人三维高精度实时定位装置，其特征在于，所述相机单元（3）为主动相机单元，包括第一相机（3-2）、云台本体（3-1）、多自由度电机运动单元（3-3）及电机驱动模块（3-4），其中第一相机（3-2）固定在云台本体（3-1）上，多自由度电机运动单元（3-3）固定连接在云台本体（3-1）上，电机驱动模块（3-4）通过I/O口接入多自由度电机运动单元（3-3）；工业计算机（2）通过第二千兆以太网（4）与相机单元（3）中第一相机（3-2）相连，工业计算机（2）通过总线与相机单元（3）中电机驱动模块（3-4）进行通信，电机驱动模块（3-4）根据接收到的命令控制多自由度电机运动单元（3-3）运动从而带动云台本体（3-1）及第一相机（3-2）移动。

3.根据权利要求1所述的工业机器人三维高精度实时定位装置，其特征在于，所述相机单元（3）为多相机单元，包括多个第二相机（3-5）以及与第二相机（3-5）一一对应的支架（3-6），第二相机（3-5）固定设置在对应的支架（3-6）上，且每个第二相机（3-5）均通过第二千兆以太网（4）与工业计算机（2）相连。

4.根据权利要求2所述的工业机器人三维高精度实时定位装置，其特征在于，所述相机单元（3）中云台本体（3-1）有1～6个自由度，且每个云台本体（3-1）上设置两个以上第一相机（3-2）。