一種用于工業機器人牽引示教的方法和系統技術方案

一種用于工業機器人牽引示教的方法和系統，包括三維壓力變送裝置，用于感受沿著三個正交空間維度的壓力；還包括與所述的三維壓力變送裝置相連的主控制器，用于感受來自所述的三維壓力變送裝置的壓力信號，并結合其內部的位姿傳感器信號，計算操作人員的控制意圖，并轉化為運動指令發送至工業機器人，以使工業機器人同步運動；還包括磁性吸附裝置，用于產生磁場；還包括球狀固定端，用于吸附所述的磁性吸附裝置，防止磁性吸附裝置脫落，并為球狀吸附裝置提供較大的調整、轉動空間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于工業機器人的現場示教裝置，特別是一種手持式牽引示教的方法和系統。
技術介紹
目前，各種結構形式的工業機器人廣泛應用于各種工業自動化場合，完成各種復雜任務。由于工業生產中任務復雜多變，企業為提高作業效率，需要能夠高效地切換任務、調整設備和程序，進而需要提高工業機器人的編程效率，縮短編程時間。但是，工業機器人的編程方式有其不足之處。通常來說，目前工業機器人的多采用示教方式完成程序輸入。所謂示教，即將特定路徑的起點、終點、關鍵點坐標值及運動方式預先存儲在機器人控制器中，由運動控制器根據起點、終點、關鍵點的坐標值，按照指定的運動方式完成路徑規劃和軌跡插補，進而驅動工業機器人沿著該特定路徑運動，并在此過程中驅動外部設備的過程，外部設備可以為焊槍、噴槍、手抓等。目前，工業機器人采用的示教方式主要有三類:一是現場示教，多采用示教盒，由工作人員引導工業機器人沿著預期路徑行走，并記錄若干點路徑坐標，然后由操作人員調用該路徑坐標，使機器人依次運動，該方式直觀簡便，對操作人員技術水平要求低，但是效率較低、占用生產時間、誤差較大且不可控；二是虛擬示教，通過計算機構建工業機器人、作業環境、工件的三維模型，通過拾取三維模型的邊緣特征的方法等獲取作業曲線，自動生成運動程序，然后傳送至工業機器人，完成作業，該方式高效，并且能夠與數字化的三維模型完美結合，但是對操作人員要求高，且其三維模型與實際設備的完全一致性無法保證，對工業機器人絕對精度要求較高，若理論位置和實際位置偏差過大，會引起碰撞或作業質量低下；三是牽引示教，由操作人員驅動六自由度手腕，該手腕將操作人員手部的牽引力、扭轉力矩經解耦計算，分析出操作人員的控制意圖，并發送給工業機器人控制器，工業機器人控制器根據該壓力和扭轉力矩數值的大小和方向，驅動工業機器人各個關節協調運轉，實現隨動、伺服控制，該方式高效、直觀、可靠，但是目前六自由度手腕的價格較高，機器人一般沒有配備與該手腕進行通訊的接口和協議，需要對機器人二次開發，添加軟件或硬件設備，完成機器人與手腕的通訊和控制。如前所述，三種示教方式，都有一定的不足，影響了生產效率。因而，設計一種簡單、方便、價格低廉、易于操作維護的工業機器人示教裝置尤為關鍵。
技術實現思路
為了解決牽引示教中六自由度手腕價格較高、必須二次開發的問題，本專利技術提出了一種基于壓力傳感器和三維位姿傳感器的手持式示教裝置。本專利技術所采用的技術方案是:一種用于工業機器人牽引示教的方法和系統，包括三維壓力變送裝置，用于感受沿著三個正交空間維度的壓力；還包括與所述的三維壓力變送裝置相連的主控制器，用于感受來自所述的三維壓力變送裝置的壓力信號，并結合其內部的位姿傳感器信號，計算操作人員的控制意圖，并轉化為運動指令發送至工業機器人，以使工業機器人同步運動；還包括磁性吸附裝置，用于產生磁場；還包括球狀固定端，用于吸附所述的磁性吸附裝置，防止磁性吸附裝置脫落，并為球狀吸附裝置提供較大的調整、轉動空間。本專利技術的有益效果是:一、系統結構簡單，成本較低；二、操作人員操作方便，易于適應；三、提高了現場示教的效率。附圖說明:圖1是用于工業機器人牽引示教裝置的系統結構圖；圖2是三維壓力變送裝置的結構圖；圖3是主控制器的結構圖；圖4是氣囊配氣與檢測裝置的結構圖；圖5是磁性吸附裝置的結構圖；圖6是本專利技術所采的方法相對應的流程圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1，一種用于工業機器人牽引示教的系統，包括三維壓力變送裝置1、主控制器2、磁性吸附裝置3、球狀固定端4。所述的三維壓力變送裝置1，用于感受沿著空間三個維度的壓力大小和方向，內有一六面體芯，其輸出接口為六個柔性氣體管路，每個柔性氣體管路與所述的主控制器2連接，用于接受來自所述的主控制器2壓力氣體，并將六面體芯上的壓力傳送至主控制器2 ；進一步，所述的三維壓力變送裝置I與所述的主控制器2的外殼通過雙頭螺釘(圖中未示出)固定連接；所述的主控制器2，用于處理來自所述的三維壓力變送裝置I的壓力信號，并結合系統當前位姿，進而判斷操作人員的控制意圖，并轉換為運動指令發送給工業機器人；進一步，所述的主控制器2的外殼與所述的磁性吸附裝置3通過螺釘(圖中未示出)固定連接；所述的磁性吸附裝置3，接受來自所述的主控制器2的電流信號，用于改變其磁場吸附力的大小；進一步，所述的磁性吸附裝置3頂部有球形凹槽；所述的球狀固定端4，其表面為球體，且該球體半徑與所述的磁性吸附裝置3頂部的球形凹槽半徑相等；進一步，所述的磁性吸附裝置3可以繞著所述的球狀固定端4轉動，用于調整所述的三維壓力變送裝置1、主控制器2、磁性吸附裝置3的姿態；參照圖2，所述的三維壓力變送裝置1，包括六面體芯5、薄膜式壓力氣囊6、主殼體7、側殼體8、頂殼體9和底殼體10 ；所述的六面體芯5的六個面上有凹槽，并在凹槽側邊有柔性氣體管路安裝孔；進一步，所述的六面體芯5的頂部有螺紋孔，用于與主控制器2的外殼的固定連接；所述的薄膜式壓力氣囊6總計六個，安裝于所述的六面體芯5的相應凹槽內，所述的薄膜式壓力氣囊6帶有柔性充氣管路，該充氣管路材料為中空的柔性塑料管道，并安裝于所述的六面體芯5的柔性管路安裝孔中；所述的主殼體7、側殼體8、頂殼體9和底殼體10通過螺釘(圖中未示出)連接，安裝在所述的六面體芯5的外圍，并與所述的薄膜式壓力氣囊6的頂部相接觸；進一步，所述的頂殼體9有通孔，用于通過螺釘和柔性氣體管路；參照圖3，所述的主控制器2包括:主控制板11、多路開關12、氣囊配氣與檢測裝置13、電流輸出回路14、位姿傳感器15、微型氣泵16、多位連通器17、電流轉換開關18 ；所述的主控制板11，與所述的多路開關12、氣囊配氣與檢測裝置13、電流輸出回路14、位姿傳感器15、微型氣泵16、電流轉換開關18相連，用于接受傳感器信息，經過運算處理后發送控制指令；所述的多路開關12，與所述的氣囊配氣與檢測裝置13相連接，根據所述的主控制板11的控制信號，將來自所述的氣囊配氣于檢測裝置13的壓力信號逐個按次序發送至主控制板11 ;所述的氣囊配氣與檢測裝置13總計六個，與所述的薄膜式壓力氣囊6的充氣管路相連，用于將氣體壓入所述的薄膜式壓力氣囊6 ;進一步，在工作過程中，所述的氣囊配氣與檢測裝置13檢測所述的薄膜式壓力氣囊6的氣體壓力變化，并將檢測數據發送至所述的多路開關12 ；所述的電流輸出回路14與所述的主控制板11相連，用于接受來自所述的主控制板11的控制信號，進而改變其輸出電流的大小；所述的位姿傳感器15與所述的主控制板11相連，用于將系統當前位姿反饋給所述的主控制板11，此處所述的系統當前位姿指該位姿傳感器在地磁場中所感知的俯仰角、偏航角和滾動角；進一步，所述的位姿傳感器15，使用的位姿傳感器芯片型號可以是意法半導體的L3G4200D或相近功能、規格的產品；所述的微型氣泵16與所述的主控制板11相連，接受來自所述的主控制板的啟動和停止[目號；進一步，所述的微型氣泵16的氣體輸出端與所述的多位連通器17相連；所述的多位連通器17用于將來自所述的微型氣泵16的氣體為無差別的輸送至所述的氣囊配氣與檢測裝置13 ；所述的電流轉換開關18與所述的主控制板11相連，所述的主控制板11收到來本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于工業機器人牽引示教的手持系統，該系統包括：三維壓力變送裝置、與所述的三維壓力變送裝置相連的主控制器、磁性吸附裝置、球狀固定端。

【技術特征摘要】
1.一種用于工業機器人牽引示教的手持系統，該系統包括:三維壓力變送裝置、與所述的三維壓力變送裝置相連的主控制器、磁性吸附裝置、球狀固定端。2.如權利要求1所述的一種用于工業機器人牽引示教的手持系統，其特征在于:所述的三維壓力變送裝置包括六面體芯、安裝在六面體芯凹槽內的薄膜式壓力氣囊以及組合式外殼，從而薄膜式壓力氣囊受到組合式外殼擠壓時，氣囊的內部壓力發生變化。3.如權利要求1所述的一種用于工業機器人牽引示教的手持系統，其特征在于:所述的主控制器包括位姿傳感器、電流輸出回路、微型氣泵、氣囊配氣與檢測裝置、多路開關、多位連通器和電流轉換開關。4.如權利要求3所述的主控制器，其特征為:所述的氣囊配氣與檢測裝置包括單電控二位三通閥、氣體三通接頭和氣體壓力傳感器。5.如權利要求3所述的主控制器，其特征為:所述的電流轉換開關可以安裝在組合式外殼上或側蓋上，從而當電流轉換開關閉合或斷開后，主控制板改變電流輸出回路電流的大小以改變磁場吸附力。6.如權利要求1所述的一種用于工業機器人牽引示教的手持系統，其特征在于:所述的磁性吸附裝置包括一個磁體安裝筒。7.如權利要求6所述的磁性吸附裝置，其特征在于:所述的磁體安裝筒的材質為順磁或軟磁材料，頂部有球形凹槽，內部可以纏繞導線以產生磁場。8.如權利要求6所述的磁性吸附裝置，其特征在于:所述的磁體安裝筒的頂部凹槽的半徑與所述的球狀固定端的球體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙鳳申，蔡晶晶，丁建波，徐陽，錢玉婷，
申請(專利權)人：南通航運職業技術學院，
類型：發明
國別省市：