本發(fā)明涉及機(jī)器人及其控制領(lǐng)域，具體地，涉及基于數(shù)據(jù)手套的工業(yè)機(jī)器人主從式示教編程方法。

背景技術(shù)：

目前工業(yè)機(jī)器人示教一般是通過示教器來實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的示教再現(xiàn)，這種示教方式不夠靈活直觀。同時(shí)，肢體語言作為一種最為有效的交流方式，其作為新的人機(jī)交互方式越來越普遍。采用這種肢體直接交互的方式進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人示教更加直觀和方便。

關(guān)于人體動(dòng)作捕捉近年來有多種體感設(shè)備可供選擇，包括基于圖像的和基于慣性檢測(cè)等，但針對(duì)工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，其需要體感設(shè)備具有較高的檢測(cè)可靠性，同時(shí)避免設(shè)備太過復(fù)雜。其中，數(shù)據(jù)手套集成了三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁阻傳感器和五根彎曲傳感器，能夠同時(shí)檢測(cè)手勢(shì)和手掌運(yùn)動(dòng)，使得可靠直接示教編程成為可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)據(jù)手套的工業(yè)機(jī)器人主從式示教編程方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的基于數(shù)據(jù)手套的工業(yè)機(jī)器人主從式示教編程方法，包括如下步驟：

步驟1：預(yù)先定義不同手勢(shì)所代表的示教指令含義；

步驟2：通過數(shù)據(jù)手套采集使用者的手勢(shì)來判斷使用者示教的指令，并通過數(shù)據(jù)手套檢測(cè)手掌運(yùn)動(dòng)，所述手掌運(yùn)動(dòng)包括：手掌位置和手掌姿態(tài)的變化；

步驟3：將數(shù)據(jù)手套檢測(cè)到的手掌運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)機(jī)器人的末端運(yùn)動(dòng)，結(jié)合手勢(shì)的示教指令，完成機(jī)器人示教編程。

優(yōu)選地，所述步驟1中預(yù)先定義不同手勢(shì)代表不同的示教指令，所述示教指令包括：中斷控制指令、記錄示教點(diǎn)指令、設(shè)定坐標(biāo)系指令、動(dòng)作跟隨指令、開始結(jié)束指令、回放指令。

優(yōu)選地，所述步驟2中的數(shù)據(jù)手套包括五根彎曲傳感器，所述五根彎曲傳感器分別檢測(cè)人體的五根手指的彎曲狀態(tài)，不同手指通過彎曲或者伸直組合成不同的手勢(shì)。

優(yōu)選地，所述步驟2中的數(shù)據(jù)手套包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)，所述加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)能夠融合解算手掌運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，還包括坐標(biāo)系設(shè)定步驟，開始示教前，通過設(shè)定坐標(biāo)系指令分別沿著兩兩垂直的三個(gè)方向直線移動(dòng)手進(jìn)行機(jī)器人世界坐標(biāo)系的設(shè)定，所述機(jī)器人世界坐標(biāo)系的設(shè)定滿足右手法則。

優(yōu)選地，所述步驟3中的數(shù)據(jù)手套采用主從增量式方法控制工業(yè)機(jī)器人末端移動(dòng)，即：以擺出動(dòng)作跟隨指令時(shí)手的位置為起始點(diǎn)，手掌運(yùn)動(dòng)相對(duì)于起始點(diǎn)的差值作為控制量，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人世界坐標(biāo)系，控制工業(yè)機(jī)器人末端相對(duì)于機(jī)器人世界坐標(biāo)系進(jìn)行移動(dòng)。

優(yōu)選地，所述步驟3還包括：當(dāng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到示教點(diǎn)時(shí)，通過手勢(shì)指令記錄對(duì)應(yīng)的示教點(diǎn)；所有示教點(diǎn)記錄完畢后，通過手勢(shì)指令回放示教點(diǎn)，完成編程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明提供的基于數(shù)據(jù)手套的工業(yè)機(jī)器人主從式示教編程方法，采用數(shù)據(jù)手套進(jìn)行直接示教編程，結(jié)合手勢(shì)檢測(cè)和手掌運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，采用主從增量式控制方式實(shí)現(xiàn)直觀示教編程，具體的說是通過數(shù)據(jù)手套檢測(cè)使用者手勢(shì)和手掌運(yùn)動(dòng)，結(jié)合手勢(shì)指令和手掌增量式運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)機(jī)器人末端移動(dòng)，并通過手勢(shì)指令記錄和回放示教點(diǎn)；該方法直接方便，僅靠數(shù)據(jù)手套就可以快速完成示教編程。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明中設(shè)定的多種手勢(shì)指令示意圖；

圖2為本發(fā)明中進(jìn)行示教編程的原理演示圖；

圖3為基于數(shù)據(jù)手套的工業(yè)機(jī)器人主從式示教編程方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的基于數(shù)據(jù)手套的工業(yè)機(jī)器人主從式示教編程方法，包括如下步驟：

步驟S1：預(yù)先定義不同手勢(shì)所代表的指令含義，存放在手勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟S2：在直接示教模式下，通過數(shù)據(jù)手套實(shí)時(shí)采集使用者的手勢(shì)，與手勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)比較轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的示教操作指令，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)手掌運(yùn)動(dòng)，所述手掌運(yùn)動(dòng)包括：手掌位置和手掌姿態(tài)的變化；

步驟S3：如果檢測(cè)手勢(shì)為動(dòng)作跟隨指令，則將數(shù)據(jù)手套檢測(cè)到的手掌運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)機(jī)器人的末端運(yùn)動(dòng)，如果是其他手勢(shì)指令，則執(zhí)行相應(yīng)操作。

步驟S4：重復(fù)2-3步驟，完成工業(yè)機(jī)器人示教點(diǎn)的設(shè)定和回放，完成編程。

所述步驟S1中預(yù)先定義不同手勢(shì)代表不同的示教操作指令，所述示教操作指令包括：中斷控制指令、記錄示教點(diǎn)指令、設(shè)定坐標(biāo)系指令、動(dòng)作跟隨指令、開始結(jié)束指令、回放指令。

具體地，數(shù)據(jù)手套的五根彎曲傳感器檢測(cè)五根手指的彎曲狀態(tài)，不同手指彎曲組合成不同的手勢(shì)。

所述步驟S2中的數(shù)據(jù)手套設(shè)置有：加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)，所述加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)能夠融合解算手掌運(yùn)動(dòng)。

具體地，開始示教前，通過手勢(shì)的設(shè)定坐標(biāo)系指令，依次沿著三個(gè)垂直直線移動(dòng)手進(jìn)行機(jī)器人世界坐標(biāo)系的設(shè)定。坐標(biāo)系設(shè)定以控制方便性準(zhǔn)則任意設(shè)定，但要符合右手法則。數(shù)據(jù)手套采用主從增量式方式控制工業(yè)機(jī)器人末端移動(dòng)，即：以擺出動(dòng)作跟隨指令時(shí)手的位置為起始點(diǎn)，手掌運(yùn)動(dòng)相對(duì)于起始點(diǎn)的差值作為控制量，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人世界坐標(biāo)系，控制工業(yè)機(jī)器人末端相對(duì)于其自身位置進(jìn)行移動(dòng)。控制量記為：[Δdx,Δdy,Δdz,Δθx,Δθy,Δθz]，Δdx表示手掌沿X軸運(yùn)動(dòng)的差值，Δdy表示手掌沿Y軸運(yùn)動(dòng)的差值，Δdz表示手掌沿Z軸運(yùn)動(dòng)的差值，Δθx-Δθy-Δθz表示手掌姿態(tài)變化差值，可用歐拉角表示，也可用旋轉(zhuǎn)矢量表示。

結(jié)合手勢(shì)的中斷控制和動(dòng)作跟隨指令以及手掌的主從式運(yùn)動(dòng)控制，可以持續(xù)直觀地控制工業(yè)機(jī)器人末端移動(dòng)到指定位置。工業(yè)機(jī)器人末端到達(dá)指定示教點(diǎn)時(shí)，手勢(shì)的記錄示教點(diǎn)指令可以保存記錄示教點(diǎn)。最后，手勢(shì)的回放指令可以回放保存一系列示教點(diǎn)，完成示教編程工作。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案做更加詳細(xì)的說明。

示教編程人員手帶數(shù)據(jù)手套，站在工業(yè)機(jī)器人附近，如圖2所示。作出如圖1中的開始手勢(shì)便開始示教。首先擺出設(shè)定坐標(biāo)系的手勢(shì)，并沿著機(jī)器人世界坐標(biāo)系X軸移動(dòng)手掌，設(shè)定此直線為X軸，擺出中斷控制手勢(shì)，移動(dòng)手掌到初始位置。之后以此方法依次設(shè)定Y和Z軸。擺出中斷控制手勢(shì)，移動(dòng)手掌到初始位置。擺出動(dòng)作跟隨手勢(shì)，便可以控制工業(yè)機(jī)器人末端移動(dòng)。例如手掌相對(duì)于手掌初始點(diǎn)沿著X軸方向移動(dòng)5mm，則工業(yè)機(jī)器人末端沿著其X軸移動(dòng)5mm(增量式)，其他軸的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)類似。擺出中斷控制手勢(shì)，便可以中斷工業(yè)機(jī)器人的控制，手掌回到初始點(diǎn)，也可回到其他方便移動(dòng)手掌的位置作為初始點(diǎn)(其間工業(yè)機(jī)器人不移動(dòng))，再次擺出動(dòng)作跟隨手勢(shì)，以此交替進(jìn)行，便可以持續(xù)控制工業(yè)機(jī)器人末端移動(dòng)到指定位置。

工業(yè)機(jī)器人末端到達(dá)工作點(diǎn)時(shí)，擺出保存記錄示教點(diǎn)的手勢(shì)，記錄當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)角度值。記錄一系列示教點(diǎn)后，擺出回放手勢(shì)，則回放之前記錄的示教點(diǎn)，完成編程工作。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)例。應(yīng)當(dāng)指出，本領(lǐng)域的示教無需創(chuàng)造性發(fā)明就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化，比如設(shè)計(jì)更多手勢(shì)實(shí)現(xiàn)更多功能，比如優(yōu)化出更合理的手勢(shì)指令等，比如改變手掌運(yùn)動(dòng)檢測(cè)辦法。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員依照本發(fā)明的構(gòu)思，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過更改手勢(shì)、增加手勢(shì)或者其他手段做出的改進(jìn)而得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明結(jié)合手勢(shì)指令和手掌運(yùn)動(dòng)，可以僅靠數(shù)據(jù)手套控制工業(yè)機(jī)器人持續(xù)運(yùn)動(dòng)，并通過手勢(shì)指令記錄示教點(diǎn)和回放示教點(diǎn)，使工業(yè)機(jī)器人重現(xiàn)示教的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而完成示教工作。本發(fā)明中的示教編程方法有效解決了傳統(tǒng)編程方法不便捷不直觀的缺點(diǎn)。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。