[发明专利]一种机器人快速示教分拣系统和方法

说明书

本发明公开了一种机器人快速示教分拣系统和方法，涉及机器人及人机交互技术等领域。该分拣系统由一个在机器人外部的远景深度相机、一个安装在机器人末端的近景深度相机以及ROS系统组成；所述远景深度相机，用于实时跟踪示教者演示分拣过程以及检测物体；所述近景深度相机，用于扫描被抓取物点云以及计算位姿；所述ROS系统(Robot Operating System)用于融合前述深度相机信息以及实时控制机器人位姿。本发明通过跟踪示教者演示分拣动作，自动为机器人生成自适应分拣程序。本发明工程实用性强，可以广泛应用于工业生产领域。

技术领域

本发明涉及机器人以及人机交互技术领域，尤其涉及一种机器人快速示教分拣系统和方法。

背景技术

随着多样化小批量生产的出现，人们提出了柔性制造。现阶段工业机器人为了实现柔性制造、智能制造，人机便捷交互和快速编程成为了人们关注的焦点。

传统的机器人组成的生产线是通过手动编程后运行的。一旦任务调整，就需要专业的工程师对程序进行重新调整，维护成本极高。随着技术的发展，出现了拖拽示教。通过拖拽机器人进行编程是一种相对友好的方式，这为不会编程的用户提供了方便的应用接口，但是他的局限性在于只能让机器人复现拖拽的轨迹，如果没有专用夹具限制被操作物体的位姿，机器人就不能正确的工作。

经对现有文献检索发现，中国专利授权号CN104842356B，名称为“一种基于分布式计算与机器视觉的多码垛机器人示教方法”，采用虚拟现实技术，通过采集用户的肢体动作就可以对机器人进行示教，使用户可以不用长时间的操作示教盒、键盘以及鼠标。这一专利改善了用户的使用体验，但是由于需要在虚拟环境中操作并将操作记录返回给示教盒，对用户而言，只是从操作示教盒变成了在虚拟环境操作。

又经检索发现，中国专利授权号CN206105869U，名称为“一种机器人快速示教装置”，采用语音和增强现实对机器人进行示教。摄像头以及穿戴式设备可以采集用户的动作信息，然后将数据传输给机器人进行控制。与上一个专利类似，用户可以不用枯燥的操作示教盒或者键盘，但是穿戴式设备本身对于用户来说也是比较麻烦的。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种机器人快速示教分拣系统和方法，通过ROS系统集成视觉传感和演示编程技术，通过简单演示就可以快速配置一个分拣系统，并采用发明所示的方法完成机器人快速示教分拣。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是克服现有机器人示教系统和方法编程复杂、维护成本高、使用环境受限的现有技术问题，通过ROS系统集成视觉传感和演示编程技术，通过简单演示就可以快速配置一个分拣系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种机器人快速示教分拣系统，包括机器人模块、机械抓手模块、机械臂模块、深度相机模块、标定板模块、标志物模块、计算机模块和安装在其上的ROS系统模块；

所述机械抓手模块至少包括一个机械抓手，所述机械抓手被配置为执行抓取任务，所述机械臂模块至少包括一个机械臂，其末端安装在所述机械抓手上；

所述深度相机模块至少一个远景相机和至少一个近景相机，所述深度相机模块被配置为跟踪演示、识别物体位姿、采集点云；

所述标定板模块被配置为标定深度相机和机器人坐标系；

所述标志物模块被配置为在演示中动态跟踪物体位姿；

所述机器人模块与计算机模块通过网线连接；

所述近景相机和所述机械抓手通过机械连接安装于所述机器人模块末端。

进一步地，所述远景相机安装在相机支架上，被配置为观测机器人整个运动空间以及分拣任务区域；所述远景相机为长距离相机，工作距离2m以上；所述近景相机安装在机器人末端，被配置为扫描点云模型以及抓取任务；所述近景相机扫到的点云的平面度误差应小于2mm。