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软件应用RUANJIANYINGYONGG2024年第己期/计算机产品与流通

一种基于光学定位的机器人运行轨迹引导系统

徐靖雯张国良

随着协作机器人技术的迅速发展，人们将多对小批量的非标工件，工作效率较低。随着光学动

个领域的产线操作集成在机器人上，从而实现自动捕技术的发展，这一技术逐渐成为工业机器人行业

化操作。这些机器人在喷漆、点胶和焊接等领域的全新的高性价比解决方案，本文提出了一种机器人

产线上应用广泛，但通常需要花费较长时间以示教动作轨迹引导系统及方法，利用光学定位，在三维

器或直接拖动的方式对机器人的运行过程进行编空间及机器人空间进行配准后，仅需操作员手持引

程，降低了中小批量产线的工作效率。当前的动导笔完成生产所需动作及运行轨迹，协作机器人即

作路线规划需要操作人员有较高的机器人编程技可还原此运行轨迹及动作，从而进一步提升机器人

能及现场经验水平，特别是对于复杂的大型工件，的工作效率，降低复杂场景及多场景切换下的部署

示教过程复杂、耗时长，降低了产线的工作效率。难度，通过更柔性的人机协作的方式提升机器人的

为了能高效且灵活地对机器人的运行轨迹进行引适用范围。

导示教，提高人机协作的舒适性，本文提供了一种二、系统总体设计

基于光学定位的机器人轨迹引导方法及系统。系统本文设计的机器人运行轨迹引导系统主要包

以光学定位系统为基础，采集手持追踪器的运行轨括光学定位子系统、手持引导器、协作机器人、上

迹，将光学定位空间坐标系和机器人坐标系配准，位机及通讯模块。光学定位子系统包括两个发射

使得机器人按照采集到的手持追踪器的轨迹运动。器及一个追踪器，追踪器内部包括惯性测量装置，

通过实验验证，该系统的定位精度满足工业需求，追踪器固定于手持引导器顶部，以此获得手持引导

可以应用于工业领域，以提高工业中的作业效率和器的移动过程中的位姿数据。发射器放置于机器人

操作柔性。工作区域的上方，发射的激光有一定的覆盖区域，

一、引言此区域为工作区域。发射器发射激光束，对光学定

为了能高效且灵活地对机器人的运行轨迹进位系统空间进行扫描，追踪器在工作区域中可以接

行引导示教，需要研发一种高效且操作简易的机器收到两个发射器的激光束，从而得到其在光学定位

人运行轨迹引导方法。先进的传感器等技术的发系统空间的位姿，并通过通讯模块发送至上位机，

展，为解决这一问题提供了可行的解决方案。其中上位机进行轨迹处理及控制机器人动作。

可以通过机器视觉和深度学习的方式引导机器人三、系统关键技术

完成动作，这种方法可以有效地提高生产线的工作系统包括以下三个关键技术：光学定位技术，

效率和自动化水平。相关研究人员设计了手势引导即获得定位器在光学定位空间中的位姿；系统标定

机器人示教系统。该系统基于CNN深度学习框架技术，即建立光学定位空间坐标系与机器人基座坐

提取手势特征，并进行手势识别，控制机器人进入标系的转换关系；轨迹规划技术，即对采集的轨迹

多种模式，并执行多种指定动作，但完成的动作存散点进行处理，生成机器人可平稳运行的数据。

在一定的局限性。随后，有相关研究人员设计了一（一）光学定位技术

种基于上位机控制的拖动式教学实验机器人系统，本系统是基于光学跟踪和时间测量完成的定

可以在仿真界面里直接拖动机械臂，完成示教编程位，需要建立一个光学定位空间坐标系V，光学定

实验，与传统方式相比，机器人的拖动过程简单、位空间如图1所示，其中包括两个发射器，每个发

高效、成本低，但缺少与真实场景的交互体验。射器包含旋转的激光发射器，可以发射红外线光

目前