43、增强现实辅助工业机器人程序调试的可用性分析

增强现实辅助工业机器人程序调试的可用性分析

1. 引言

增强现实（AR）是一项新兴技术，它能够在交互式多模态界面中融合空间映射的数字内容和真实内容。AR可充当人机界面（HMI），提升工业4.0环境中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、碰撞检测和人机协作等方面。自然手势编程方法在效率和用户满意度上优于传统编程方法。然而，AR在工业机器人编程领域尚未取得重大突破。由于其精度有限，除了拾取和放置应用外，其他场景难以实现工业化。尽管引入额外设备（如三维跟踪笔或外部激光雷达传感器）可提高性能、吞吐量和精度，但AR仍不足以成为高级自动化中独立的机器人编程方法。

因此，我们将AR辅助机器人编程视为对传统机器人编程方法的增强，而非替代。在高级自动化行业中，结合离线规划、编程和在线调试优化的过程很常见，AR可平滑这两个阶段的过渡。一方面，AR可为车间工人提供额外的模拟能力；另一方面，通过比较数字模型和真实工作站，可检测并纠正偏差，从而创建更准确的数字表示。基于此，我们开发了一个系统，利用AR的视觉和交互能力，在工厂环境中运用离线创建的机器人编程系统的功能，对真实机器人上的程序进行操作。不过，还需要对该系统的准确性、效率和用户满意度（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，我们在离线创建的机器人程序调试中应用了AR技术。我们采用模块化架构，将离线机器人编程系统的功能与AR的多模态交互能力相结合。依据依赖倒置原则，我们将应用程序分为一