随着工业技术的不断发展,机器人示教技术也在不断进步。传统的机器人示教操作过程需要示教人员学习相关的机器人控制知识和编程知识等,示教操作过程费时费力,不够智能化,且交互性能一般。本文通过光学动作捕捉系统采集示教数据信息,设计了一种基于光学动作捕捉的机器人示教系统,操作者利用光学动作捕捉系统采集示教轨迹数据并转换成机器人指令发送给机器人,控制机器人完成示教。研究内容主要有以下三个方面:(1)分析了示教系统的功能需求,给出了基于光学动作捕捉的机器人示教系统的总体设计方案,并对机器人示教方法进行了设计。利用光学动作捕捉系统采集示教工具相对示教板的运动轨迹,将采集到的示教轨迹数据发送给机器人完成示教过程,利用ROS系统中的TF工具,管理示教系统中存在的所有参考系并实现示教数据的坐标变换。(2)在PC端、机器人与光学动作捕捉系统三者建立无线通信的基础上,实现了基于光学动作捕捉的机器人示教。首先将PC端远程连接到光学动作捕捉系统,并在PC端采集示教工具相对于示教板的位姿数据,然后将得到的位姿数据转换成示教工具相对机器人基坐标系下的位姿数据,通过求解转换成机器人的各个关节角度值,进行轨迹规划,最后生成机器人控制指令控制机器人实现示教。(3)利用ROS系统中的QT基于C++语言设计示教系统交互软件。通过设计交互软件的交互界面、ROS控制模块、数据存储模块以及物理设备的虚拟模块,实现采集、坐标变换以及数据转换、系统状态监控、数据读取、操作集成的功能。此外,建立了基于光学动作捕捉的机器人示教虚拟仿真系统,利用ROS控制模块对虚拟机器人进行了仿真验证,在RViz可视化界面中给出了虚拟机器人复现示教轨迹的结果。对设计的机器人示教系统进行了实验验证,给出了直线、简单曲线和复杂曲线及在线示教四种实验结果。实验测试结果表明数据采集、交互控制、数据处理、轨迹规划等功能运行良好,达到了较好的示教效果,能够满足机器人示教的功能需求。所设计的机器人示教系统具有操作简单、交互性强等优点。