一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统的制作方法

本发明涉及一种示教机械臂装置，特别是涉及一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，属于远程示教技术领域。

背景技术：

当前对关节臂机器人示教编程的方式主要包括：直接示教、离线示教和虚拟示教。目前在国内外生产中应用的机器人大多为示教再现型，即在机器人现场由操作者将机器人的终端移动至目标位置，并将此位置对应的机器人关节角度信息记录进存储器，然后当要求复现这些动作时，顺序控制器从内存读出相应的位置，机器人就可重复示教时的轨迹和操作，由于其面向作业环境，机器人在线示教编程简单方便，适用于大批量生产，所完成的任务简单单一此即所谓的直接示教，就是指由人直接搬动机器人的手臂对机器人进行示教，如示教盒示教或操作杆示教等。在这种示教中，为了示教方便以及获取信息的快捷而准确，操作者可以选择在不同坐标系下示教，例如，可以选择在关节坐标系、直角坐标系以及工具坐标系或用户坐标系下进行示教。这需要具备一定工程能力的人员才可以操作，且切换模式控制时耗费时间长。

目前，直接示教编程的缺点为：1、占用机器人的作业时间；2、很难规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动；3、编程质量取决于编程员的经验，且编程员处于机器人工作空间的危险环境中；4、机器人系统是一个相对独立的单元，难与其它系统或生产过程实现无缝集成。

机器人离线编程是机器人编程语言的拓广，它利用计算机图形学，建立机器人及其工作环境的几何模型，然后对机器人所完成的任务进行离线规划和编程，并对编程的结果进行动态图形仿真，最后将满足要求的编程结果传给机器人控制柜，使机器人完成指定的任务；离线示教时，操作者不对实际作业的机器人直接进行示教，而是脱离实际作业环境生成示教数据，间接地对机器人进行示教。在离线示教法(离线编程)中，通过使用计算机内存储的机器人模型(cad模型)，不要求机器人实际产生运动，便能在示教结果的基础上对机器人的运动进行仿真，从而确定示教内容是否恰当及机器人是否按人们期望的方式运动。

目前离线示教编程的缺点为：此种示教模式对于操作者的计算机水平有一定要求，特别是对计算机图形学有一定研究，且要能有充足的经验可以保证实际运行时误差小，在作业描述上不能简单直接，对使用者来说要求较高，所需的能补偿机器人系统误差的功能、坐标系数据仍难以得到。机器人现场调试的成本非常高，主要在于机器人编程调试人员培训成本高，导致机器人调试人员数量不足，现有的机器人产品各个厂家的设计存在差异。

技术实现要素：

本发明的主要目的是为了提供一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，可实现机器人的远程编程，降低机器人的使用维护成本。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，包括底座，所述底座的顶部安装有支撑柱，且支撑柱内部的上端设置有连接块，所述连接块的外侧安装有连接杆，且连接杆的一端安装有第一交接臂，所述第一交接臂内部的上端设置有u型链接杆，且u型链接杆的一端安装有第二交接臂，所述的内部设置有通孔，所述通孔的内部设置有滑块，所述滑块的一侧安装有固定块，且固定块的一端安装有链接块，所述链接块的两侧设置有夹持钳。

优选的，所述连接块的内部设置有驱动电机，且第一交接臂内部的上端设置有驱动电机。

优选的，所述第二交接臂一侧的中间位置处设置有驱动电机，且驱动电机的输出端安装有弹性拉绳，所述弹性拉绳的一端与滑块连接。

优选的，所述滑块的内部设置有驱动电机，且驱动电机的输出端与固定块固定，所述固定块与滑块之间设置有滚珠。

优选的，所述链接块的内部设置有驱动电机，且夹持钳的内侧设置有工件，所述夹持钳内侧设置有压力传感器。

优选的，所述底座外侧的中间位置处安装有机械臂控制设备，所述机械臂控制设备与虚拟现实中心工作站通过高速网络连接，且人体位姿跟踪系统，数据手套、自由度交互设备皆与虚拟现实中心工作站连接，所述虚拟现实中心工作站与图像无缝拼接矫正系统连接，且图像无缝拼接矫正系统与三维投影机连接。

本发明的有益技术效果：

1、本发明提供的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，可实现机器人的远程编程，降低机器人的使用维护成本。

2、本发明提供的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，在应对突发情况，进入无人工厂的检修，可通过远端实现。

3、本发明提供的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，避免对整体产线造成大规模的影响，同时避免人员进入危险环境造成伤害。

4、本发明提供的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，为大量机器人编程人员的培训提供支撑，解决机器人应用的瓶颈问题。

5、本发明提供的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，实现逼真的应用环境展示。不受限于工业现场。

附图说明

图1为按照本发明的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统的一优选实施例的机械臂结构立体图。

图中：1-底座，2-支撑柱，3-链接块，4-链接杆，5-第一交接臂，6-u型链接杆，7-通孔，8-弹性拉绳，9-固定块，10-滑块，11-链接块，12-夹持钳，13-工件，14--第二交接臂，15-机械臂控制设备。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统，包括底座1，底座1的顶部安装有支撑柱2，且支撑柱2内部的上端设置有连接块3，连接块3的外侧安装有连接杆4，且连接杆4的一端安装有第一交接臂5，第一交接臂5内部的上端设置有u型链接杆6，且u型链接杆6的一端安装有第二交接臂14，16的内部设置有通孔7，通孔7的内部设置有滑块10，滑块10的一侧安装有固定块9，且固定块9的一端安装有链接块11，链接块11的两侧设置有夹持钳12。

在实施例中，如图1所示，所述连接块3的内部设置有驱动电机，从而可以通过驱动电机驱动第一交接臂5转动，且第一交接臂5内部的上端设置有驱动电机，从而可以通过驱动电机驱动第二交接臂14转动。

在实施例中，如图1所示，所述第二交接臂14一侧的中间位置处设置有驱动电机，且驱动电机的输出端安装有弹性拉绳8，所述弹性拉绳8的一端与滑块10连接，从而可以通过驱动电机带动滑块10在通孔7内滑动。

在实施例中，如图1所示，所述滑块10的内部设置有驱动电机，且驱动电机的输出端与固定块9固定，从而滑块10可以带动固定块9转动，所述固定块9与滑块10之间设置有滚珠，从而固定块9可以相对于滑块10转动。

在实施例中，如图1所示，所述链接块11的内部设置有驱动电机，从而可以带动夹持钳12转动，且夹持钳12的内侧设置有工件13，所述夹持钳12内侧设置有压力传感器，从而可以将夹持的力度传递给机械臂控制设备15，使其停止链接块11的内部设置的驱动电机的运动。

在实施例中，如图1所示，所述底座1外侧的中间位置处安装有机械臂控制设备15，从而可以通过机械臂控制设备15控制各个驱动电机运动，从而带动机械臂做相应的动作，保证机器人能在作业现场，完成作业任务，所述机械臂控制设备15与虚拟现实中心工作站通过高速网络连接，实现远程操作和实时状态监控，且人体位姿跟踪系统，数据手套、自由度交互设备皆与虚拟现实中心工作站连接，其中人体位姿跟踪系统，数据手套、自由度交互设备用于检测操作者的输入动作和控制目的，并将控制信息反馈至所述虚拟现实中心工作站，并通过虚拟现实中心工作站与图像无缝拼接矫正系统连接，且图像无缝拼接矫正系统与三维投影机连接，使三维投影机将控制信息反馈通过玻璃钢环幕呈现出来通过。

如图1所示，本实施例提供的一种基于虚拟现实的远程机器人示教系统的工作过程如下：

步骤1：通过人体位姿跟踪系统和数据手套检测操作者的输入动作，通过自由度交互设备将操作者的输入动作传递给虚拟现实中心工作站；

步骤2：通过虚拟现实中心工作站将信息传递给图像无缝拼接矫正系统，通过图像无缝拼接矫正系统将信息传递给三维投影机，使三维投影机将控制信息反馈通过玻璃钢环幕呈现出来通过；

步骤3：同时通过虚拟现实中心工作站将数据传递给机械臂控制设备15，通过机械臂控制设备15控制第一交接臂5、第二交接臂14、固定块9以及夹持钳12实现工作的完成。

综上所述，在本实施例中，通过人体位姿跟踪系统和数据手套检测操作者的输入动作，通过自由度交互设备将操作者的输入动作传递给虚拟现实中心工作站，通过虚拟现实中心工作站将信息传递给图像无缝拼接矫正系统，通过图像无缝拼接矫正系统将信息传递给三维投影机，使三维投影机将控制信息反馈通过玻璃钢环幕呈现出来通过，同时通过虚拟现实中心工作站将数据传递给机械臂控制设备15，通过机械臂控制设备15控制第一交接臂5、第二交接臂14、固定块9以及夹持钳12实现工作的完成，解决了1、占用机器人的作业时间；2、很难规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动；3、编程质量取决于编程员的经验，且编程员处于机器人工作空间的危险环境中；4、机器人系统是一个相对独立的单元，难与其它系统或生产过程实现无缝集成的问题。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。