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1、10申请公布号CN104175330A43申请公布日20141203CN104175330A21申请号201410399828922申请日20140814B25J19/00200601B25J9/0020060171申请人四川大学地址610065四川省成都市一环路南一段24号72发明人胡晓兵孙雁殷国富欧阳旭东74专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385代理人董芙蓉54发明名称一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置及方法57摘要本发明公开了一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置，包括机械手臂，所述机械手臂末端连接有连接件，所述连接件上激光笔一和激光笔二，所述。
2、激光笔一和激光笔二前方分别设有与激光笔一和激光笔二垂直的投影幕布一和幕布二，所述幕布一和幕布二后方分别放置有摄像头一和摄像头二。本发明与现有技术相比的优点是本发明与现有技术相比的优点是能够实现机器人运动轨迹的快速实时跟踪，通过实时反馈进行空间位置误差补偿。此外，本发明采用激光笔作为光源，激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等特点，提高了跟踪精度，而且成本较低。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页10申请公布号CN104175330ACN104175330A1/1页21一种基于瞄准机制的六关节工业机。
3、器人实时伺服跟踪装置，其特征在于包括机械手臂，所述机械手臂末端连接有连接件，所述连接件上激光笔一和激光笔二，所述激光笔一和激光笔二前方分别设有与激光笔一和激光笔二垂直的投影幕布一和幕布二，所述幕布一和幕布二后方分别放置有摄像头一和摄像头二。2一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪方法，其特征在于在机械手臂上安装好两个激光笔，一个朝X方向，一个朝Y方向，先预设一个理想的机械手臂运动的空间轨迹一，该理想的空间轨迹一，投影到XZ平面时，形成了曲线二，投影到YZ面时，形成了曲线三，这两条曲线可以作为视觉系统瞄准校正机械手臂精度的参考标准；控制机械手臂按照这个空间轨迹运动，则机械手臂上的两个激光。
4、笔在XZ、YZ面上走过的轨迹分别是一条平面曲线，这条曲线是机械手臂实际运行过程中的投影的运动轨迹，通过薄幕后的摄像头模拟人眼的瞄准机制，瞄准XZ、YZ面上投影运动轨迹，并适时检测出这两个平面上实际运动的投影轨迹与理想运动轨迹的误差FD1，D2变化趋势，并将这种误差变化趋势反馈给六关节工业机器人的控制系统，对六关节工业机器人的下一次运动进行精度校正，从而达到校正六关节工业机器人的空间运运精度。权利要求书CN104175330A1/3页3一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置及方法技术领域0001本发明涉及轨迹跟踪装置，尤其涉及一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置及方法。。
5、背景技术0002六关节工业机器人的空间重复定位精度远远优于空间绝对定位精度，因此，六关节工业机器人大多工作在示教模式下。但随着切削加工、装配、混流模式下工件搬运等众多需要工业机器人离线编程的应用系统的发展，对工业机器人的空间绝对定位精度提出了新要求。传统的通过机器人本体设计制造技术的改进来提高其精度的途径，技术难度高、费用投入昂贵，而且改善效果有限。近年来，将视觉伺服引入机器人系统，提高了机器人的智能性和空间操作精度，降低了机器人对环境的要求。但这些应用系统一般都是针对具体的工作对象定制开发的，利用视觉系统对特定工作对象进行定位精度修正，其依然有很强的局限性。因此如何建立一种有效的、具有一定普。
6、适性视觉机制对机器人空间定位精度，尤其是空间绝对定位精度，进行修正是当前机器人学和视觉伺服控制领域的热点研究问题。0003人类能通过视觉对场景远处固定靶点的瞄准，感知行走过程路线的运动偏差，并通过视觉瞄准感知，动态修正运动过程中的轨迹偏差。人眼的瞄准机制中并不需要对靶点进行精确测量和三维重建，而只是定性感知靶点偏差量变大变小，进而指导当前纠偏运动的继续还是改向。人眼瞄准过程的工作主要包含三部分对兴趣点靶点的聚焦即注意机制、多视觉神经元系统的高速并行信息处理、眼球的高速伺服跟踪。其相对传统的视觉伺服方式的优势在于00041预设的静态标靶和视觉系统的空间位置，为靶点瞄准聚焦和靶点的预测跟踪提供了很。
7、好的先验条件。00052由于只对场景中靶点范围的图像信息感兴趣，大大减少了视觉信息处理的信息量。00063瞄准机制中，视觉图像误差模型直接映射到机器人关节运动模型，省略了视觉图像误差模型到机器人末端位置的映射以及基于机器人末端位置逆运动学求解的过程，简化了视觉伺服反馈链路的中间节点。00074很好解决了基于位置视觉伺服中由于需要精确定量测量而对系统的精确标定问题。0008因此，将人眼的瞄准机制运用于工业机器人伺服跟踪上，能在很大程度上提升机器人的空间绝对定位精度，并且不需要对靶点进行精确测量和三维重建，大大减少了视觉信息处理的信息量。发明内容0009本发明是为了解决机器人空间轨迹跟踪实时性不足。
8、的问题，提供了一种基于瞄准说明书CN104175330A2/3页4机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置及方法。0010本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置，包括机械手臂，所述机械手臂末端连接有连接件，所述连接件上激光笔一和激光笔二，所述激光笔一和激光笔二前方分别设有与激光笔一和激光笔二垂直的投影幕布一和幕布二，所述幕布一和幕布二后方分别放置有摄像头一和摄像头二。0011一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪方法，其特征在于在机械手臂上安装好两个激光笔，一个朝X方向，一个朝Y方向，先预设一个理想的机械手臂运动的空间轨迹一，该理想的空。
9、间轨迹一，投影到XZ平面时，形成了曲线二，投影到YZ面时，形成了曲线三，这两条曲线可以作为视觉系统瞄准校正机械手臂精度的参考标准；控制机械手臂按照这个空间轨迹运动，则机械手臂上的两个激光笔在XZ、YZ面上走过的轨迹分别是一条平面曲线，这条曲线是机械手臂实际运行过程中的投影的运动轨迹，通过薄幕后的摄像头模拟人眼的瞄准机制，瞄准XZ、YZ面上投影运动轨迹，并适时检测出这两个平面上实际运动的投影轨迹与理想运动轨迹的误差FD1，D2变化趋势，并将这种误差变化趋势反馈给六关节工业机器人的控制系统，对六关节工业机器人的下一次运动进行精度校正，从而达到校正六关节工业机器人的空间运运精度。0012本发明的工作。
10、原理是机械手臂在按照预设空间轨迹运动时，机器人末端的两垂直安装的激光笔也会跟随运动，在投影幕布上会得到成像点，相机获得图像后传输到电脑。通过采用模拟人眼瞄准机制的图像处理机制，比较两垂直平面上理想空间运动轨迹和机器人实际运动的投影轨迹，并将得到的误差变化趋势反馈给控制系统，可以对机械手臂的下一次运动进行误差补偿，从而校正机械手臂实际运行路径的空间运动精度。0013本发明与现有技术相比的优点是能够实现机器人运动轨迹的快速实时跟踪，并通过实时反馈进行空间位置误差补偿。此外，本发明采用激光笔作为光源，激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等特点，提高了跟踪精度，而且成本较低，在同类应用场合具有。
11、推广价值，具有一定的经济性。附图说明0014图1是本发明的结构示意图。0015图2是本发明实现原理示意图。0016图3是本发明实施例的轨迹跟踪过程示意图。0017图4是本发明实施例的结构示意图。0018图5是本发明实施例的反馈补偿示意图。具体实施方式0019下面结合附图对本发明进一步详述0020如图1、图2及图3所示，一种基于瞄准机制的六关节工业机器人实时伺服跟踪装置，包括机械手臂1，所述机械手臂1末端连接有连接件2，所述连接件2上激光笔一3和激光笔二4，所述激光笔一3和激光笔二4前方分别设有与激光笔一3和激光笔二4垂直的投影幕布一5和幕布二6，所述幕布一5和幕布二6后方分别放置有摄像头一7和。
12、摄像头二8。说明书CN104175330A3/3页50021如图3、图4及图5所示，在机械手臂上安装好两个激光笔，一个朝X方向，一个朝Y方向，先预设一个理想的机械手臂运动的空间轨迹一9，如图4所示，该理想的空间轨迹一9，投影到XZ平面时，形成了曲线二10，投影到YZ面时，形成了曲线三11，这两条曲线可以作为校正机械手臂精度的参考标准。控制机械手臂瞄准这个空间轨迹运动，机械手臂上的两个激光笔在XZ、YZ面上走过的轨迹是一条平面曲线，这条曲线是机械手臂的实际运动的投影轨迹，通过薄幕后的摄像头，检测两个平面实际运动轨迹于理想运动轨迹的误差FD1，D2变化趋势，并反馈给控制系统，对机械手臂的下一次运动进行精度校正，从而校正机械手臂的空间运动精度。0022以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。说明书CN104175330A1/3页6图1图2说明书附图CN104175330A2/3页7图3说明书附图CN104175330A3/3页8图4图5说明书附图CN104175330A。