态检测与安全控制。
[0059]需要说明的是，本发明实施例中实现操作意图的媒介可以是人身体的一部分(例如，操作者手臂)，也可以特定形状的工具，例如制成手掌形状的引导棒或者带有传感器的手套等，在此不做限制。
[0060]综上所述，本发明实施例与现有技术相比，存在以下有益效果:
[0061]I)本发明实施例的机器人示教系统利用体感捕捉设备取代传统的示教板，通过体感捕捉设备准确捕捉操作者的操作意图信号，给操作者带来直观、自然的操控感。而且操作者只需手臂或手部小幅灵活的摆动或移动即可灵活自然地操作机器人手臂精准的完成期望的示教运动，提高了操作的友好性；
[0062]2)本发明实施例的机器人示教系统利用安装在机器人末端的力传感器信号和体感设别中获取的视觉信号，对操作全程进行安全检测和控制，使示教操作安全省时；
[0063]3)本发明实施例的机器人示教系统利用现有机器人硬件系统，开发出底层驱动包实现系统集成和不同设备间的兼容，对不同品牌、型号的设备不敏感，是一种通用型的机器人示教系统；且驱动包可更新升级，系统组成灵活，易于维护；
[0064]4)本发明实施例利用操作意图检测控制算法能够实现从快速移动到微调的自由调节，并保证了操作的平稳性和便利性；
[0065]5)本发明实施例利用操作者身份和权限确认机制、环境碰撞机制以及对操作者意图信号的阈值处理，防止了示教过程中的误操作，保证了示教操作的安全性；
[0066]6)本发明实施例基于力传感器和视觉信号的操作安全与状态检测控制，保证精确到达预设示教位置，并有效防止了示教过程中碰撞及过接触情况的发生，操作简单方便，同时，使操作安全性和准确性得到较大的提高。
[0067]本领域的技术人员应当理解，当本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分以软件产品的形式体现出来时，该计算机软件产品可以存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(R0M，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0068]以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种机器人示教系统，其特征在于，所述机器人示教系统包括: 传感模块、机器人控制器以及上位机，所述传感模块、机器人控制器以及上位机之间采用有线或无线的方式连接； 其中传感模块包括力传感器、力传感器信号调制器以及体感捕捉设备； 所述力传感器通过法兰与机器人手臂以及机器人末端执行器连接。2.如权利要求1所述的机器人示教系统，其特征在于，所述机器人示教系统还包括: 移动安装支架； 所述体感捕捉设备与移动安装支架共同组成置地式安装，以在所述体感捕捉设备视觉区域内形成动作感知空间捕获操作者的操作意图信号以及机器人手臂的位姿。3.如权利要求1所述的机器人示教系统，其特征在于，所述上位机还包括: 系统建模模块，用于建立机器人的Denavit-Hartenberg参数表以及各关节的动力学参数，以在获取机器人的相关参数后，转换包含link和joint属性的模型描述；以及建立操作者手臂或手持工具与机器人末端执行器位姿之间的坐标映射关系； 运动描述模块，用于建立针对不同品牌的机器人的标准运动指令库，以在体感捕捉设备捕获到操作者的操作意图信号时，根据所述建模模块建立的所述坐标映射关系获得对应的期望位姿，并根据所述期望位姿进行所述标准运动指令库的匹配，生成标准动作指令序列； 通讯驱动模块，所述通讯驱动模块采用所述机器人控制器支持的通讯协议，将机器人操作指令上传至所述机器人控制器，以使得所述机器人控制器根据所述操作指令控制所述机器人手臂运动到操作者期望的位姿；所述通讯驱动模块包含力传感器、力传感器信号调制器以及体感捕捉设备的驱动程序。4.一种如权利要求1至3任一项所述机器人示教系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括: 在确认操作者身份和权限后，开启所述机器人示教系统； 通过体感捕捉设备捕获操作者的操作意图信号，并将所述操作意图信号转换成相应的机器人操作指令； 将所述机器人操作指令发送给机器人控制器，以使得所述机器人控制器根据所述机器人操作指令控制所述机器人手臂运动到操作者期望的位姿。5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在将所述操作意图信号转换成相应的机器人操作指令之前，还包括: 定义操作者手臂或手持工具与机器人末端执行器位姿之间的坐标映射关系； 所述将所述操作意图信号转换成相应的机器人操作指令包括: 根据所述坐标映射关系获得期望位姿，并根据所述期望位姿进行标准运动指令库的匹配，生成标准动作指令序列。6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述确认操作者身份和权限包括: 在所述机器人示教系统处于待机状态时，通过体感捕捉设备检测动作感知空间内的人脸或者手臂动作，当人脸识别通过或所述手臂动作符合预定动作后，上位机对操作者身份进行比对确认，在确认后向机器人控制器发出解锁上电指令，并为该操作者分配对应的操作权限。7.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在通过体感捕捉设备捕获操作者的操作意图信号之后，所述方法还包括: 采用中值滤波算法对所述操作意图信号进行预处理，并采用阈值算法对预处理后的操作意图信号中的位移量和角度偏移量进行限制调节，以将所述操作意图信号限制在一个合理、安全的范围内。8.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括: 在控制机器人手臂运动的过程中，通过获取机器人控制器的实时数据得到机器人的位置、速度信号，对操作者手臂各关节的位置信号正向运算得到机器人的位姿状态，体感捕捉设备实时获取机器人手臂运动空间内的障碍物信息，并通过碰撞检测算法实时反馈机器人运动空间内的机器人手臂与环境障碍物的碰撞检测结果。9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括: 通过力传感器实时获取末端力信号，并将所述力信号的控制使能初始为disable状态； 根据获取的机器人的位置、速度信号以及机器人手臂运动空间内的障碍物信息，定义目标接近区域S，当机器人末端执行器运动到S区域内，将所述力信号的控制使能设置为enable 状态。10.如权利要求4至9任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括: 通过骨关节识别算法以及手臂外形轮廓提取的动作识别算法对操作者的动作进行识另O，以提高对操作者操作意图的识别率。
【专利摘要】本发明适用于机器人技术领域，提供了一种机器人示教系统及其控制方法。所述机器人示教系统包括：传感模块、机器人控制器以及上位机，所述传感模块、机器人控制器以及上位机之间采用有线或无线的方式连接；其中传感模块包括力传感器、力传感器信号调制器以及体感捕捉设备；所述力传感器通过法兰与机器人手臂以及机器人末端执行器连接。本发明实现了一种具有体感操作和感知识别功能的通用型机器人示教系统，使示教操作更智能、精确、安全和高效。
【IPC分类】B25J13/06
【公开号】CN105058396
【申请号】CN201510466087
【发明人】夏泽洋, 邓豪, 翁少葵, 甘阳洲, 熊璟
【申请人】深圳先进技术研究院
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月31日