CN111002294A - 一种二指抓取机器人的示教器及示教*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二指抓取机器人的示教器及示教***，该示教器包括钳子、示教器本体、第一摄像头、手柄、压力传感器、陀螺仪和惯性传感器；示教器本体前端安装有钳子，每个钳子内侧前端均安装有压力传感器，压力传感器用来实时监测钳子夹取目标物体时的抓取力；示教器本体靠近前端的顶端安装第一摄像头，用来实时获取目标物体相对于该示教器的位姿图像；示教器本体内部安装有陀螺仪和惯性传感器，分别用来实时采集该示教器的运动倾角和该示教器运动的加速度。该示教***包括示教器、二指抓取机器人和计算机。本发明的有益效果是：充分发挥人的直觉和触觉优势，从而使示教的机器人精准、灵活的抓取目标物体，提高抓取的安全性和精确度。

Description

一种二指抓取机器人的示教器及示教***
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种二指抓取机器人的示教器及示教***。
背景技术
目前的传统的机器人示教方法都具有较大的局限性，这些方法在被逐渐淘汰。随着技术的发展和人们需求的增长，一些结合先进技术的示教方法被提出来。不论是基于计算机视觉技术的示教方法，还是基于多种传感器的示教方法，它们都是获取示教器的轨迹，并输入到机器人，使机器人能够重复示教器的动作。但是这种方法难以对机械手实现复杂动作的示教。基于手势识别的示教方法虽然能够对抓取机械手的抓取姿态进行示教，但是对于抓取时的力度的示教，该方法却不能有效实施。
不同于喷漆机器人、焊接机器人等末端没有复杂动作的机器人，抓取机器人的末端执行器结构复杂，常常需要完成一些复杂动作，需要考虑抓取的力度、方向等复杂因素，如果没有专门的方法对抓取机器人末端进行复杂动作的位姿和力度进行示教，抓取机器人很有可能会出现抓不稳物体或把物体抓变形的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计一种二指抓取机器人的示教***及其示教器。
一种二指抓取机器人的示教器，该示教器包括钳子、示教器本体、第一摄像头、手柄、压力传感器、陀螺仪和惯性传感器；所述示教器本体前端安装有所述钳子，每个钳子内侧前端均安装有压力传感器，所述压力传感器用来实时监测钳子夹取目标物体时的抓取力；所述示教器本体靠近前端的顶端安装有第一摄像头，该第一摄像头用来实时获取目标物体相对于该示教器的位姿图像；所述示教器本体内部安装有所述陀螺仪和所述惯性传感器，所述陀螺仪用来实时采集该示教器的运动倾角，所述惯性传感器用来实时采集该示教器运动的加速度；所述示教器本体内具有无线传输电路，该无线传输电路用来将压力传感器、陀螺仪和惯性传感器采集的数据无线传输至计算机。
进一步地，该示教器还具有扳机、电机和控制电路，所述扳机安装在靠近该示教器本体前端的底端，所述电机安装在所述示教器本体内，与所述钳子连接，通过扳机和控制电路来控制钳子的移动，同时通过电机控制钳子的抓取力，以便于夹取目标物体。
进一步地，该示教器还包括手柄，所述手柄安装在所述示教器本体的一侧，方便用户持有该示教器。
一种二指抓取机器人的示教***，包括所述的示教器，还包括二指抓取机器人和计算机；
所述二指抓取机器人包括底座、第二摄像头、多节机械臂和二指机械手；所述第二摄像头位于所述底座顶端，第一节机械臂连接在所述底座上，所述多节机械臂依次活动连接，最后一节机械臂末端连接所述二指机械手；所述二指机械手内安装有供力装置；所述第二摄像头用来实时获取所述的示教器的运动图像，所述供力装置用来为所述二指机械手抓取物体提供抓取力；
所述计算机上安装有控制软件，所述控制软件对实时接收到的所述第二摄像头发送的运动图像进行分析，结合实时接收到的所述示教器运动的加速度和所述示教器的运动倾角，进行数据融合处理，得到该示教器的运动轨迹，进而对所述二指抓取机器人的移动过程进行示教；该控制软件对接收到的所述示教器实时发送的抓取力和第一摄像头发送的实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像进行处理，控制所述二指抓取机器人的二指机械手进行相应的抓取过程示教；根据实时采集的数据和实时获取的图像，对所述二指抓取机器人的二指机械手的移动和二指机械手的抓取力进行实时更新；其中，所述数据包括该示教器移动的加速度、该示教器运动的倾角和所述钳子夹取目标物体的抓取力，所述图像包括第一摄像头获取的目标物体相对于示教器的位姿图像和第二摄像头获取的该示教器运动的图像。
进一步地，所述示教***还包括第三摄像头，所述第三摄像头安装在二指机械手上，用来实时获取目标物体相对于二指机械手的位姿的图像，以验证二指机器人的运动轨迹是否与示教器的运动轨迹一致；当第三摄像头的实时获取的目标物体相对于二指机械手的位姿图像与所述第一摄像头实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像一样时，二指机器人的运动轨迹与示教器的运动轨迹一致。
进一步地，所述供力装置为电机。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：充分发挥人的直觉和触觉优势，从而使示教的机器人精准、灵活的抓取目标物体，提高抓取的安全性和精确度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种二指抓取机器人的示教器的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种二指抓取机器人的示教器结构的侧面示意图；
图3是本发明实施例中一种二指抓取机器人的二指机器人的结构示意图；
图4是本发明实施例中二指抓取机器人抓取目标物体的原理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种二指抓取机器人的示教器及示教***。二指是指，机器人的机械手具有两个夹爪，类似于人手的两根手指。
请参考图1～4，图1是本发明实施例中一种二指抓取机器人的示教器的结构示意图，图2是本发明实施例中一种二指抓取机器人的示教器结构的侧面示意图，图3是本发明实施例中一种二指抓取机器人的二指机器人的结构示意图，图4是本发明实施例中二指抓取机器人抓取目标物体的原理示意图；一种二指抓取机器人的示教器，包括钳子1、示教器本体2、第一摄像头3、手柄4、压力传感器5、陀螺仪6、惯性传感器7和扳机8；所述示教器本体2前端安装有所述钳子1，该钳子1的两个钳腿内侧前端均安装有压力传感器5，所述压力传感器5用来实时监测钳子1夹取目标物体时的抓取力；所述示教器本体2靠近前端的顶端安装有第一摄像头3，该第一摄像头3用来实时获取目标物体相对于该示教器的位姿图像；所述示教器本体内部安装有所述陀螺仪6和所述惯性传感器7，所述陀螺仪6用来实时采集该示教器的运动倾角，所述惯性传感器7用来实时采集该示教器运动的加速度；所述示教器本体内具有无线传输电路，该无线传输电路用来将压力传感器、陀螺仪和惯性传感器采集的数据无线传输至计算机。所述无线传输电路可以采用WIFI无线传输电路或者蓝牙传输电路，选用5G、4G等技术。
所述扳机8安装在靠近该示教器本体前端的底端，该示教器还包括电机和控制电路，所述电机安装在所述示教器本体内，与所述钳子连接，通过扳机和控制电路来控制钳子的移动，同时通过电机控制钳子的抓取力，以便于夹取目标物体。
所述手柄4安装在所述示教器本体的底端，方便用户持有该示教器。
一种二指抓取机器人的示教***，包括所述的示教器，还包括二指抓取机器人和计算机；
所述二指抓取机器人包括底座21、第二摄像头22、多节机械臂和二指机械手26；所述第二摄像头22位于所述底座21顶端，第一节机械臂连接在所述底座21上，所述多节机械臂依次活动连接，所述二指抓取机器人为串联机械臂，其自由度为3到8之间，其底座连接在固定平台或移动平台上，机械臂末端上安装有二指机械手；本实施例中，所述二指抓取机器人的多节机械臂的自由度为3，所述多节机械臂为三节机械臂，包括：第一节机械臂23、第二节机械臂24和第三节机械臂25，且第一节机械臂23、第二节机械臂24和第三节机械臂25依次活动连接，第三节机械臂25末端连接所述二指机械手26；所述二指机械手26内安装有供力装置；所述第二摄像头22用来实时获取所述的示教器的运动图像，所述供力装置用来为所述二指机械手抓取物体提供抓取力；所述供力装置可以为电机。所述第三节机械臂25的长度小于第一节机械臂23的长度。
所述示教***还包括第三摄像头27，所述第三摄像头27安装在二指机械手26上，用来实时获取目标物体相对于二指机械手26的位姿的图像，以验证二指机器人的运动轨迹是否与示教器的运动轨迹一致；当第三摄像头的实时获取的目标物体相对于二指机械手的位姿图像与所述第一摄像头实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像一样时，二指机器人的运动轨迹与示教器的运动轨迹一致；当第三摄像头的实时获取的目标物体相对于二指机械手的位姿图像与所述第一摄像头实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像不一样时，则以第一摄像头实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像中的位姿为准，调节二指机械手的运动，使目标物体相对于二指机械臂的位姿与第一摄像头实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像中的位姿一致。
所述计算机上安装有控制软件，所述控制软件对实时接收到的所述第二摄像头发送的运动图像进行分析，结合实时接收到的所述示教器运动的加速度和所述示教器的运动倾角，进行数据融合处理，得到该示教器的运动轨迹，进而对所述二指抓取机器人的移动过程进行示教；该控制软件对接收到的所述示教器实时发送的抓取力和第一摄像头发送的实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像进行处理，控制所述二指抓取机器人的二指机械手进行相应的抓取过程示教；根据实时采集的数据和实时获取的图像，对所述二指抓取机器人的二指机械手的移动和二指机械手的抓取力进行实时更新；其中，所述数据包括该示教器移动的加速度、该示教器运动的倾角和所述钳子夹取目标物体的抓取力，所述图像包括第一摄像头获取的目标物体相对于示教器的位姿图像和第二摄像头获取的该示教器运动的图像。
本发明的有益效果是：充分发挥人的直觉和触觉优势，从而使示教的机器人精准、灵活的抓取目标物体，提高抓取的安全性和精确度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种二指抓取机器人的示教器，其特征在于：该示教器包括钳子、示教器本体、第一摄像头、手柄、压力传感器、陀螺仪和惯性传感器；所述示教器本体前端安装有所述钳子，该钳子的两个钳腿内侧前端均安装有压力传感器，所述压力传感器用来实时监测钳子夹取目标物体时的抓取力；所述示教器本体靠近前端的顶端安装有第一摄像头，该第一摄像头用来实时获取目标物体相对于该示教器的位姿图像；所述示教器本体内部安装有所述陀螺仪和所述惯性传感器，所述陀螺仪用来实时采集该示教器的运动倾角，所述惯性传感器用来实时采集该示教器运动的加速度；所述示教器本体内具有无线传输电路，该无线传输电路用来将压力传感器、陀螺仪和惯性传感器采集的数据无线传输至计算机。
2.如权利要求1所述的一种二指抓取机器人的示教器，其特征在于：该示教器还具有扳机、电机和控制电路，所述扳机安装在靠近该示教器本体前端的底端，所述电机安装在所述示教器本体内，与所述钳子连接，通过扳机和控制电路来控制钳子的移动，同时通过电机控制钳子的抓取力，以便于夹取目标物体。
3.如权利要求1所述的一种二指抓取机器人的示教器，其特征在于：该示教器还包括手柄，所述手柄安装在所述示教器本体的底端，方便用户持有该示教器。
4.一种二指抓取机器人的示教***，其特征在于：包括如权利要求1所述的示教器，还包括二指抓取机器人和计算机；
所述二指抓取机器人包括底座、第二摄像头、多节机械臂和二指机械手；所述第二摄像头位于所述底座顶端，第一节机械臂连接在所述底座上，所述多节机械臂依次活动连接，最后一节机械臂末端连接所述二指机械手；所述二指机械手内安装有供力装置；所述第二摄像头用来实时获取所述的示教器的运动图像，所述供力装置用来为所述二指机械手抓取物体提供抓取力；
所述计算机上安装有控制软件，所述控制软件对实时接收到的所述第二摄像头发送的运动图像进行分析，结合实时接收到的所述示教器运动的加速度和所述示教器的运动倾角，进行数据融合处理，得到该示教器的运动轨迹，进而对所述二指抓取机器人的移动过程进行示教；该控制软件对接收到的所述示教器实时发送的抓取力和第一摄像头发送的实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像进行处理，控制所述二指抓取机器人的二指机械手进行相应的抓取过程示教；根据实时采集的数据和实时获取的图像，对所述二指抓取机器人的二指机械手的移动和二指机械手的抓取力进行实时更新；其中，所述数据包括该示教器移动的加速度、该示教器运动的倾角和所述钳子夹取目标物体的抓取力，所述图像包括第一摄像头获取的目标物体相对于示教器的位姿图像和第二摄像头获取的该示教器运动的图像。
5.如权利要求4所述的一种二指抓取机器人的示教***，其特征在于：所述示教***还包括第三摄像头，所述第三摄像头安装在二指机械手上，用来实时获取目标物体相对于二指机械手的位姿的图像，以验证二指机器人的运动轨迹是否与示教器的运动轨迹一致；当第三摄像头的实时获取的目标物体相对于二指机械手的位姿图像与所述第一摄像头实时获取的目标物体相对于示教器的位姿图像一样时，二指机器人的运动轨迹与示教器的运动轨迹一致。
6.如权利要求4所述的一种二指抓取机器人的示教***，其特征在于：所述供力装置为电机。
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