10、增强现实辅助工业机器人编程系统的可用性研究

增强现实辅助工业机器人编程系统的可用性研究

1. 引言

增强现实（AR）作为一项新兴技术，具备将空间映射的数字内容与现实内容在交互式多模态界面中融合的能力。它可充当人机界面（HMI），在工业4.0环境下提升人类工人的灵活技能。基于AR的机器人编程为人类与机器人协作提供了更直观的方式，有望成为传统在线和离线编程的替代方案。

目前，已有多种实现AR辅助机器人编程的系统被开发出来，涵盖路径点修改、轨迹规划、碰撞检测以及人机协作等方面。自然手势编程方法相较于传统编程方法，展现出更高的效率和良好的用户满意度。然而，AR在工业机器人编程领域尚未取得突破性进展，受限于现有稳定的精度，除了拾取和放置应用外，其他场景难以实现工业化。不过，随着三维跟踪笔或外部激光雷达传感器等设备的引入，性能、吞吐量和精度有望得到提升，但AR仍不足以成为高端自动化中独立的机器人编程方法。

因此，研究者选择将AR辅助机器人编程作为对现有传统机器人编程方法的增强，而非替代。在高端自动化行业中，结合离线规划、编程以及在线调试和优化是常见模式，AR可平滑这两个阶段的过渡。一方面，AR能在车间环境中为工人提供额外的模拟能力；另一方面，通过对比数字模型和真实工作站，可检测并直接纠正偏差，从而创建更准确的数字表示。基于此，研究者开发了一个利用AR视觉和交互能力的系统，在工厂环境中使用离线创建的机器人编程系统处理真实机器人上的程序，但还需要对其准确性、效率和满意度（即可用性）进行更详细的评估。

2. MiReP——混合现实编程

为了平滑从数字规划环境到真实工作站的过渡，研究者在调试离线创建的机器人程序时采用了AR技术。系统采用模块化架构，将离线机器人编程系统的功能范围与AR的多模态交互能力