一种直观的工业机器人仿真系统的制作方法

1.本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种工业机器人系统。


背景技术：

2.工业机器人是在工业环境中广泛应用的一类机器人，通常由用户通过示教器进行示教后执行预定的工作，示教器可以显示工业机器人的仿真图像以辅助用户对机器人的操纵。
3.对机器人进行操作时，如果示教器显示的仿真图像与机器人保持一致，则示教器能够直观的显示机器人的位姿，能够便于用户的操作。当机器人的位姿保持某种稳定性，且用户的站立位置在理想位置时，用户通过示教器看到的仿真图像的视角能够与机器人的实际视角保持一致，但是，如果机器人的位姿或者示教器的位姿发生变化时，例如，当用户未站立于理想位置时，用户位置的变化并不会使得仿真图像跟随着用户视角的变化而发生变化，不利于用户通过仿真图像直观的观察工业机器人，用户对工业机器人的使用便利性受到影响。
4.现有技术中，有通过用户手持示教器来使得示教器的仿真图像与机器人的视角保持一致的方式，此种方式虽然能够保证仿真图像与机器人视角一致，但影响了用户使用机器人的便利性；现有技术中还有通过预定义用户站立位置，对用户站立位置进行编号并定义位置，机器人获知不同站立位置编号对应的位置，在用户站立在预定位置时处理用户站立位置和机器人之间的方位关系来使得仿真图像与机器人视角一致，但此种方式需要额外定义站立位置，也影响了用户使用机器人的便利性。
5.因此，有必要设计一种示教直观、易用性好的工业机器人系统及工业机器人控制方法。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明的目的在于提供一种示教直观、易用性好的工业机器人系统及工业机器人控制方法。
7.本发明可采用如下技术方案：一种工业机器人系统，包括工业机器人和操作设备，所述操作设备包括用于显示机器人仿真图像的显示部以及用于检测操作设备位姿的第一位姿传感器和/或第一定向传感器；所述工业机器人包括获取模块，用于获取工业机器人的安装位姿；所述工业机器人系统包括控制模块，用于根据机器人的安装位姿和操作设备位姿至少其一的改变调整显示部的仿真图像，使得显示部所显示的仿真图像视角与所述工业机器人一致。
8.进一步的，所述操作设备被构造为机器人示教器或平板电脑。
9.进一步的，所述获取模块包括第二位姿传感器和/或第二定向传感器以获取所述工业机器人的安装位姿。
10.进一步的，所述工业机器人能够安装于运动物体执行工作，所述获取模块能够通
过与运动物体通信以获取工业机器人的安装位姿。
11.进一步的，所述工业机器人能够安装于运动物体执行工作，所述安装位姿跟随运动物体位姿的改变而改变。
12.进一步的，所述获取模块用于获取工业机器人在世界坐标系的安装位姿。
13.进一步的，所述工业机器人能够获取机器人位姿，所述控制模块根据所述机器人位姿、工业机器人的安装位姿和操作设备位姿生成显示部的仿真图像。
14.进一步的，所述工业机器人形成为：三轴、四轴、或六轴机械臂，或所述工业机器人形成为协作机器人。
15.本发明还可采用如下技术方案：一种工业机器人的控制方法，适用于上述任一项所述的工业机器人系统，包括：获取工业机器人的安装位姿；检测操作设备位姿；根据工业机器人的安装位姿和操作设备位姿至少其一的改变调整显示部的仿真图像，使得显示部所显示的仿真图像视角与所述工业机器人一致。
16.进一步的，所述工业机器人能够安装于运动物体执行工作，所述安装位姿跟随所述运动物体位姿的改变而改变。
17.进一步的，所述控制方法包括：获取工业机器人在世界坐标系的安装位姿；
18.进一步的，所述控制方法包括：获取工业机器人的位姿，根据工业机器人的位姿、工业机器人的位姿和操作设备的位姿生成显示部的仿真图像。
19.与现有技术相比，本发明具体实施方式的有益效果为：工业机器人的示教更直观，用户通过操作设备的仿真图像可以直观对应实际的工业机器人，无需进行自身位置的调整，方便示教工作。同时，能够适用于多种场景下的工作任务，保持仿真图像和实际的工业机器人的视角的一致性。
附图说明
20.以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：
21.图1是本发明一个实施例的工业机器人系统的示意图
22.图2是本发明一个实施例的工业机器人安装于运动物体上的示意图
23.图3是本发明一个实施例的工业机器人控制方法的示意图
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
25.本发明保护一种工业机器人系统，参图1，图1示例性的给出了本发明一个实施例的工业机器人系统的示意图，工业机器人系统100包括工业机器人1和操作设备3，所述操作设备3能够根据用户的操纵教导工业机器人1的运动，所述操作设备3包括用于显示机器人仿真图像的显示部31以及用于检测操作设备位姿的第一位姿传感器和/或第一定向传感器
32；所述工业机器人1包括获取模块，用于获取工业机器人1的安装位姿，具体的，所述获取模块用于获取工业机器人1在世界坐标系的安装位姿；所述工业机器人系统100包括控制模块，用于根据机器人的安装位姿和操作设备位姿至少其一的改变调整显示部的仿真图像，使得显示部所显示的仿真图像视角与所述工业机器人一致。具体的，所述工业机器人1包括所述控制模块，和/或，所述操作设备3包括所述控制模块。具体的，所述第一位姿传感器和/或第一定向传感器32用于检测操作设备3在世界坐标系的位姿。具体的，所述操作设备3被构造为机器人示教器或平板电脑。具体的，现有技术中，当工业机器人1的安装位姿和操作设备3的位姿至少其一发生变化时，显示部31的仿真图像将会发生变化，以使得显示部31的仿真图像视角无法与工业机器人1一致，本实施例中的控制模块用于根据工业机器人1的安装位姿和操作设备3位姿生成显示部31的仿真图像，使得显示部31所显示的仿真图像视角与所述工业机器人1一致。
26.通过获取工业机器人1的安装位姿和操作设备3位姿，能够根据工业机器人1的安装位姿和操作设备3位姿至少其一的改变调整显示部31的仿真图像，使得显示部31显示的仿真图像视角与工业机器人一致，也即，能够在工业机器人1的安装姿态和/或操作设备3位姿发生变化时，始终保持仿真图像视角与工业机器人一致。
27.工业机器人1可以采用多种方式通过获取模块获取工业机器人的安装位姿，具体的，所述获取模块能够自动的获取工业机器人的安装位姿，例如，获取模块包括第二位姿传感器和/或第二定向传感器以获取工业机器人1的安装位姿，此时获取的工业机器人1的安装位姿是机器人在世界坐标系的安装位姿；或者，获取模块可以通过通信方式获取工业机器人1的安装位姿，例如通过用户输入机器人的安装位姿，获取模块获取该用户输入的机器人的安装位姿；又或者，本发明所提供的工业机器人1能够安装于运动物体执行工作，所述获取模块能够与运动物体通信以获取工业机器人1的安装位姿，例如，运动物体能够检测机器人的底座11的安装位姿并通信以传递给工业机器人1，机器人的底座11的安装位姿能够代表机器人的安装位姿。具体的，所述获取模块用于实时的获取工业机器人的安装位姿，以及时更新工业机器人1的安装位姿信息，使得显示部31所显示的仿真图像视角与工业机器人一致。在本发明的一个实施例中，参图2，所述工业机器人1能够安装于运动物2执行工作，所述工业机器人1的安装位姿跟随运动物体2位姿的变化而变化，例如，运动物体2能够获悉自身的位姿，工业机器人通过底座11安装于运动物体2，通过运动物体2的位姿能够确定工业机器人的底座11的安装位姿，工业机器人底座11的安装位姿能够代表工业机器人的安装位姿，通过获取模块获取运动物体的的位姿以获取工业机器人的安装位姿，能够避免为工业机器人附加设置检测安装位姿的传感器，降低工业机器人成本，同时保证性能。
28.在本发明的一个实施例中，所述工业机器人1能够获取机器人位姿，所述控制模块用于根据机器人1位姿和操作设备3位姿获取操作设备3和机器人1的相对位姿，使得所述显示部31的仿真图像能够针对操作设备31的不同位姿及时调整，以使得仿真图像与操作设备的视角相同。进一步的，结合获取模块获取的工业机器人1的安装位姿，当机器人的安装位姿发生变化时，仿真图像与操作设备的视角相同。具体的，所述控制模块根据机器人的位姿、工业机器人的安装位姿和操作设备位姿生成显示部的仿真图像，以使得所述仿真图像与所述工业机器人的视角一致。
29.进一步的，所述获取模块用于获取工业机器人在世界坐标系的安装位姿，传统的
工业机器人工作过程中安装位姿不发生变化，此时要保证显示部31的仿真图像与工业机器人视角一致无需关注机器人的安装位姿，而随着工业机器人应用范围的扩大，工业机器人1能够安装于运动物体2执行工作，工业机器人的安装位姿会随着运动物体位姿的变化而发生变化，例如，参图2，将工业机器人1设置于运动物体2上，图2中所示的运动物体2为变位机，变位机能够发生转动，工业机器人1的位姿也相应发生变化。通过获取机器人1的安装位姿，安装位姿是机器人1在世界坐标系的安装位姿信息，进一步的，获取机器人的位姿，机器人的位姿是机器人在机器人基坐标系的位姿信息，进一步的，结合操作设备3的位姿信息，控制模块调整显示部31的仿真图像，使得显示部31所显示的仿真图像视角与工业机器人1实际视角一致，进而能够忽略用户操纵操作设备3的位姿不同，工业机器人1安装位姿不同等因素对仿真图像视角的影响，而保持仿真图像与工业机器人实际视角一致。例如，当用户随意站立至任何位置时，用户通过仿真图像看到的虚拟工业机器人与用户实际看到的工业机器人的视角一致，所见即所得，显示部31所显示的仿真图像与工业机器人视角一致。
30.操作设备3包括第一位姿传感器和/或第一定向传感器32，用于获取操作设备3的位姿，具体的，用于获取操作设备3在世界坐标系中的位姿，具体的，用于自动获取操作设备的位姿。工业机器人能够获取工业机器人的位姿，工业机器人的位姿是工业机器人基于机器人基坐标系的位姿；获取模块能够获取工业机器人的安装位姿，所述安装位姿是在世界坐标系的位姿。所述控制模块用于重构坐标系，使得机器人的位姿、机器人的安装位姿和操作设备位姿处于相同的坐标系，控制模块可以直接获取操作设备和工业机器人的相对位姿，进而基于操作设备3位姿、机器人位姿和机器人安装位姿生成显示部的仿真图像，所述仿真图像视角与工业机器人一致。具体的，所述操作设备3包括第一位姿传感器和/或第一定向传感器32，所述第一位姿传感器和/或第一定向传感器32能够可拆卸的连接于所述操作设备3。所述工业机器人系统100包括控制模块，所述控制模块设置于工业机器人或者所述操作设备，或者设置于所述工业机器人1和所述操作设备3两者，所述控制模块3能够通信以获取机器人位姿、机器人安装位姿和操作设备位姿中的至少其一。
31.本发明所保护的工业机器人系统100包括工业机器人1，所述工业机器人1可以为三轴、四轴或六轴机械臂，或者，所述工业机器人为协作机器人，进一步的，所述协作机器人为六轴协作机器人。
32.以上优选实施例的有益效果是：工业机器人的示教更直观，用户通过操作设备能够直观看到工业机器人的状态，无需刻意调整即可使得操作设备视角与工业机器人自动保持一致，且能够在各种工作场景下保持该一致性。
33.本发明还提供了一种工业机器人的控制方法，参图3，所述教导方法适用于上述任一项所述的工业机器人系统100，包括：s1：获取工业机器人的安装位姿；s2：检测操作设备位姿；s3：根据所述工业机器人的安装位姿和操作设备位姿至少其一的改变调整显示部的仿真图像，使得显示部31所显示的仿真图像视角与所述工业机器人一致。具体的，所述获取工业机器人的安装位姿包括获取工业机器人在世界坐标系中的安装位姿；所述检测操作设备3位姿包括检测操作设备3在世界坐标系中的位姿。具体的，所述教导方法包括自动获取工业机器人的安装位姿、自动检测操作设备位姿。
34.进一步的，获取工业机器人1的安装位姿包括多种方式，例如，根据设置于工业机器人的第二位姿传感器和/或第二定向传感器获取工业机器人的安装位姿，或者，根据用户
的输入获取工业机器人的安装位姿，或者，当工业机器人1设置于运动物体2上时，根据运动物体2的位姿获取工业机器人的安装位姿，例如，通过工业机器人1与运动物体2通信获取运动物体的位姿进而获得工业机器人的安装位姿。进一步的，所述获取工业机器人的安装位姿包括获取工业机器人1跟随运动物体2的位姿改变而改变的安装位姿，即所述工业机器人1安装于运动物体2执行工作，当运动物体2的位姿发生变化时，工业机器人的底座11安装位姿发生变化，也即工业机器人的安装位姿发生变化，及时获取工业机器人的变化后的安装位姿，以使得控制模块能够处于操作设备位姿和机器人安装位姿之间的关系获得两者的相对位姿，以使得显示部的仿真图像与工业机器人一致。
35.进一步的，所述控制方法包括：获取工业机器人的位姿，根据工业机器人的位姿、工业机器人的安装位姿和操作设备的位姿生成显示部的仿真图像；具体的，所述控制方法包括：重构坐标系，使得工业机器人的位姿、工业机器人的安装位姿和操作设备的位姿处于相同的坐标系中。通过使得工业机器人的位姿、工业机器人的安装位姿和操作设备位姿处于相同的坐标系，获知操作设备相对于工业机器人的相对位姿，以使得显示部的仿真图像的视角与工业机器人一致。
36.需要说明的是，本文中所提到的位姿传感器和/或定向传感器用于获取位姿和/或定向，凡是能够获取该信息的传感器都应包括在内，例如，位姿传感器包括加速度传感器、惯性传感器、陀螺仪、电子罗盘等类型的传感器。
37.需要说明的是，本发明所提供的控制方法，对于各相关参数的获取和/或检测没有顺序的限制，本发明的描述中仅示例性的给出一种顺序，但实际实施该控制方法时不存在顺序的限制，不应将此作为对本发明保护范围的限制。
38.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。