手动示教机器人的方法和装置与流程

本发明实施例涉及机器人控制领域，尤其是一种手动示教机器人的的方法和装置。

背景技术：

针对现代工业快速多变以及日益增长的复杂性要求，继柔性制造、计算机集成制造、精良生产及并行工程，在面向未来工业应用的生产单元中，机器人不仅被要求“不知疲倦”地进行重复工作，而且能作为一个高度柔性、开放并具有友好的人机交互功能的可编程、可重构制造单元融合到制造业系统中。这一能力的实现要求现阶段机器人技术整体的进步，示教技术就是其中重要的一项。机器人因为能被编程完成不同的任务而被视为柔性的自动化设备。通过某一设备或方式实现对机器人作业任务的编程，这个过程就是机器人的示教过程。

常规的示教方法是通过示教器示教，用于一般的规则集合轨迹运行，如直线、圆弧等，对示教者有较高的技术要求，且要有熟悉的操作技能。其示教过程不仅复杂、费时、效率低，而且控制精度较差，影响了机器人的推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是对示教者要求过高的技术缺陷，而提供一种手动示教机器人的的方法和装置，

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

本发明实施例提供一种手动示教机器人的方法，包括如下步骤：

启动示教模式；

按照示教者的手执驱动指令沿预设轨迹移动至目标位置；

记录所述移动过程中各关节上编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的各项内置参数作为学习数据；

根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程。

在其中一个实施例中，所述启动示教模式包括接收使能电机的操作指令，使机器人处于通路状态。

在其中一个实施例中，所述按照示教者的手执驱动指令沿预设轨迹移动至目标位置包括：以外力驱动机器人，使得机器人的至少一个关节在外力驱动下作相对运动。

在其中一个实施例中，所述根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程之前还包括:

调用闭环控制功能以提高机器人运行轨迹的精确度。

在其中一个实施例中，所述根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程包括：

接收示教者的重演指令；

调取最新示教下记录的学习数据；

根据数据内容重演由所述学习数据控制的动作。

本发明实施例还提供一种手动示教机器人的的装置，包括：

启动模块，用于启动示教模式；

示例模块，用于按照示教者的手执驱动指令沿预设轨迹移动至目标位置；

记录模块，用于记录所述移动过程中各关节上编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的各项内置参数作为学习数据；

第一重演模块，用于根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程。

在其中一个实施例中，所述启动模块包括接收使能电机的操作指令，使机器人处于通路状态。

在其中一个实施例中，所述示例模块包括：以外力驱动机器人，使得机器人的至少一个关节在外力驱动下作相对运动。

在其中一个实施例中，所述第一重演模块之前还包括:

调用闭环控制功能以提高机器人运行轨迹的精确度。

在其中一个实施例中，所述第一重演模块包括：

接收模块，用于接收示教者的重演指令；

调取模块，用于调取最新示教下记录的学习数据；

第二重演模块，用于根据数据内容重演由所述学习数据控制的动作。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果：

本方案中机器人能够记录示教者用手驱动机器人而使得机器人按照示教者意愿进行运动的示教轨迹，并且机器人能够按照所记录的示教轨迹运行。该方法简单易操作，无需编程，对示教者无任何要求，极大的降低了机器人的使用成本，而且通过加入闭环控制模块加强了对机器人运行轨迹精确度的控制。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的手动示教机器人的方法流程图。

图2为本发明实施例提供的手动示教机器人的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示是本发明实施例提供的手动示教机器人的方法第一实施例的方法流程图，包括如下步骤：

S101:启动示教模式。

开启机器人后选择示教模式，当使能电机，电机处于非自锁状态，此时机器人处于通路状态。通过各驱动器使得各伺服电机处于转矩模式，各伺服电机输出大小不同或相同、方向不同或相同的输出扭矩，机器人处于静止状态。

S102：按照示教者的手执驱动指令沿预设轨迹移动至目标位置。

以外力驱动机器人，使得机器人的至少一个关节在外力驱动下做相对运动，预设轨迹包括直线和曲线。当进行直线示教时，按下“直线”键，用手调整机器人到直线起点，并按下“记点”键，表示此地为起点，移动机器人至目标位置并以同样方法输入一个终点，根据两点成线的原理，计算两点间距离，并保存计算好的数值。当进行曲线示教时，按下“曲线”键，用手调整机器人到曲线起点，并按下“记点”键，表示起点，同样方法输入2个数据点，根据三点成弧的原理，确定圆心、半径，计算弧长，并保存计算好的数值。

在手执移动机器人的过程中还加入了安全智能保护系统，可防止机器人误伤示教者或者移动中接触其他物体引起自身损伤的情况出现。

S103：记录所述移动过程中各关节上编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的各项内置参数作为学习数据。

通过上述手执移动机器人并记录关键点的方法，系统采集各关节编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的内置参数，并保存供轨迹再现提供数据。并通过调用闭环控制功能对该数据加以处理以提高机器人运行轨迹的精确度。

S104：根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程。

当示教结束后，机器人内部程序会对这些数据进行整合处理，当示教者点击“重演”按键，机器人接收到示教者的重演指令后，就会调取出最新示教下记录的学习数据，并根据这些数据内容重演由该学习数据控制的动作，例如直线行走或曲线行走，也可以直线和曲线结合取点构成一条运行轨迹。在这个重演的过程中，机器人会沿示教留下的点，又经闭环控制功能完善的轨迹走完整个行程。

本方案中机器人能够记录示教者用手驱动机器人而使得机器人按照示教者意愿进行运动的示教轨迹，并且机器人能够按照所记录的示教轨迹运行。该方法简单易操作，无需编程，对示教者无任何要求，极大的降低了机器人的使用成本，而且通过加入闭环控制模块加强了对机器人运行轨迹精确度的控制，其中智能安全控制的加入更是提高了对示教者人身安全的保护。

图2为一个实施例的手动示教机器人的装置的结构示意图。

基于上述的手动示教机器人的方法，本发明还提供一种手动示教机器人的装置，其包括：启动模块201、示例模块202、记录模块203以及第一重演模块204。

启动模块201，用于启动示教模式；示例模块202，用于按照示教者的手执驱动指令沿预设轨迹移动至目标位置；记录模块203，用于记录所述移动过程中各关节上编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的各项内置参数作为学习数据；第一重演模块204，用于根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程。

启动模块201，启动示教模式。

开启启动模块201后选择示教模式，当使能电机，电机处于非自锁状态，此时启动模块201处于通路状态。通过各驱动器使得各伺服电机处于转矩模式，各伺服电机输出大小不同或相同、方向不同或相同的输出扭矩，机器人处于静止状态。

示例模块202，按照示教者的手执驱动指令沿预设轨迹移动至目标位置。

以外力驱动机器人，使得机器人的至少一个关节在外力驱动下做相对运动，预设轨迹包括直线和曲线。当示例模块202进行直线示教时，按下“直线”键，用手调整机器人到直线起点，并按下“记点”键，表示此地为起点，移动机器人至目标位置并以同样方法输入一个终点，根据两点成线的原理，计算两点间距离，并保存计算好的数值。当示例模块202进行曲线示教时，按下“曲线”键，用手调整机器人到曲线起点，并按下“记点”键，表示起点，同样方法输入2个数据点，根据三点成弧的原理，确定圆心、半径，计算弧长，并保存计算好的数值。

在手执移动机器人的过程中还加入了安全智能保护系统，可防止机器人误伤示教者或者移动中接触其他物体引起自身损伤的情况出现。

记录模块203，记录所述移动过程中各关节上编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的各项内置参数作为学习数据。

通过上述手执移动机器人由记录模块203记录关键点的方法，系统采集各关节编码器的脉冲数量以及位于目标位置时的内置参数，保存供轨迹再现提供数据。并通过调用闭环控制功能对该数据加以处理以提高机器人运行轨迹的精确度。

第一重演模块204，根据记录的学习数据重演所述示教中的移动过程。

当示教结束后，机器人内部程序会对这些数据进行整合处理，当示教者点击“重演”按键，第一重演模块204接收到示教者的重演指令后，就会调取出最新示教下记录的学习数据，并根据这些数据内容重演由该学习数据控制的动作，例如直线行走或曲线行走，也可以直线和曲线结合取点构成一条运行轨迹。在这个重演的过程中，机器人会沿示教留下的点，又经闭环控制功能完善的轨迹走完整个行程。

本方案中机器人能够记录示教者用手驱动机器人而使得机器人按照示教者意愿进行运动的示教轨迹，并且机器人能够按照所记录的示教轨迹运行。该方法简单易操作，无需编程，对示教者无任何要求，极大的降低了机器人的使用成本，而且通过加入闭环控制模块加强了对机器人运行轨迹精确度的控制，其中智能安全控制的加入更是提高了对示教者人身安全的保护。

本技术领域技术人员可以理解，本发明包括涉及用于执行本发明中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随即存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。