[发明专利]一种基于三维鼠标的协作机器人引导示教方法

说明书

本发明公开了一种基于三维鼠标的协作机器人引导示教方法,包括以下步骤:在上位机上安装人机交互软件,在机器人控制器中添加引导示教程序；将上位机与机器人控制系统连接,三维鼠标与上位机通讯,三维鼠标安装在机器人本体末端执行器上；人工在三维鼠标上施加不同大小和方向的力,引导机器人在相应的方向进行动作,机器人控制器将动作过程中的机器人的位姿、速度和加速度信息上传至上位机，上位机人机交互软件生成机器人动作程序文件；机器人运行生成的机器人动作程序文件，实现机器人动作的复现。采用本发明的引导示教方法能够使机器人示教更易操作、成本更低、通用性更强，而且可遥控操作。

技术领域

本发明属于机器人示教技术领域，特别涉及一种机器人引导示教技术领域。

背景技术

为使工业机器人能按需完成作业任务，示教过程必不可少。传统的示教技术一般分为示教器示教、离线示教。示教器示教要求示教者通过示教器按照需要的轨迹将一个个坐标点输送给机器人，对于平面简单的轨迹此方式可以满足要求，无法满足像喷涂、打磨这些复杂的轨迹需求，示教效率较低。离线示教，是通过离线编程软件根据工作任务需求自动生成机器人的运动轨迹，编程效率体高，但大多数机器人需要专门的离线编程软件，通用性差，而且操作者需要熟悉机器人运动学、动力学等机器人相关知识，示教门槛较高。

可见传统的示教方式往往呈现出示教过程繁琐、示教不直观、交互性差、门槛高等劣势，而新兴的引导示教技术使人和机器人在同一空间内进行人机互动，操作者可以更加直接地将自己的意图传递给机器人，来完成工作任务，大幅度提高生产效率，尤其在实现复杂轨迹方面有突出的优势。

专利CN107274777A公开的“一种V-REP的机器人虚拟示教系统”利用开放式框架的离线仿真软件V-REP的虚拟环境和三维鼠标的辅助输入，可以实现简单的示教，通用性有所提高，但功能不如专门的离线编程软件丰富，且仍不可避免离线示教门槛高、实现过程复杂的缺点。

专利CN106826769A公开的“一种工业机器人快速示教装置及其实现方法”通过中间连接件将六维力传感器安装在法兰上，可以快速拆卸六维传感器，但因使用六维力传感器和额外的设备，使成本大大增加，不能远距离引导；而且需要重力补偿、力的转换等环节，实现过程较为繁琐。

专利CN107097233A公开的“一种无力矩传感器的工业机器人拖动示教”通过动力模型和外力估计算法，克服重力和摩擦力，使机器人处于零力控制状态，来便于手动牵引机器人移动。这种方式不增加额外的成本，可实现机器人的自由拖动，但需要很高的权限开发机器人控制器，一般市场上的机器人控制器开放的权限很低，所以此方法通用性差。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种易操作、成本低、通用性强、可遥控的基于三维鼠标的协作机器人引导示教方法。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种基于三维鼠标的协作机器人引导示教方法，包括以下步骤：

步骤一、在上位机上安装人机交互软件，在机器人控制器中添加引导示教程序：

在所述的人机交互软件的界面上设置有辅助按钮，通过单击辅助按钮可以选择引导示教过程中的示教模式、引导模式、机器人动作参考坐标系、进行机器人关节电机上电、断电、记录示教信息和生成机器人动作程序文件；所述的人机交互软件的内部程序包括两个线程，线程A用来接收三维鼠标的数据和向机器人控制器发送数据，具体步骤为：调用Windows API函数读取三维鼠标实时发送给上位机的数据和读取软件界面上被触发的辅助按钮数据，并将数据转化成与控制机器人动作相关的参量，以数组的形式通过socket通信，发送给机器人控制器；线程B用来接收机器人控制器传来的数据和生成机器人动作程序文件，具体步骤为：通过socket通信,接收机器人控制器上传的引导过程中机器人的位姿、速度、加速度信息，并以数组的形式保存，待引导结束后，软件自动对数据分析处理，去除冗余示教点，分段得出机器人在运行过程中的最大速度和最大加速度，并自动生成机器人动作程序文件；