随着机器人在工业上的广泛使用,对机器人的要求不仅仅能够完成简单重复的工作,而且要求适用不同的环境,更快速、准确、高效地完成复杂的操作。因此实现机器人快速准确的示教是一个研究热点。传统的机器人示教盒示教的效率低,不适合繁琐的应用场景。随着传感器的发展,出现了虚拟示教、力引导拖动示教、挂件示教等示教方式。虚拟示教利用虚拟现实技术通过人机交互操作,用户通过声音、图像、力等交互设备实现虚拟示教。一般虚拟示教需要重构出机器人的工作环境,如采用VR眼镜、Kinect。本文针对于传统机器人示教操作麻烦、耗时长,提出一种双目视觉与增强现实的标记物结合的虚拟示教系统,该系统追踪示教杆的位姿,将示教杆的位姿换算到机器人的基座标下,便得到机器人的位姿,实现示教,系统中的示教杆是由ChArUco棋盘格、顶针等组成。操作人员只需简单的操作示教杆便能够实现快速、准确的示教。本文的主要工作如下:针对于虚拟示教构造环境的精度不够,为了保证示教的精度,利用双目视觉与虚拟现实中的ChArUco棋盘格配合,通过双目视觉来追踪示教杆的位姿,将位姿换算到机器人基座标来实现虚拟示教,即得到示教杆的姿态相当于机器人工具末端的位姿,从而避免构建复杂且不能保证精度的虚拟示教环境。通过与激光跟踪仪测量数据进行对比,对本方案的空间定位,空间测距,空间位姿进行了精度验证。空间定位的绝对定位精度为3 mm,空间测距的精度为0.5 mm,空间位姿测量的精度(绕每个轴转动的角度测量精度在5度),每个轴平移变换的精度为6 mm。在操作示教杆进行示教时,发现手动示教对示教结果影响很大,为了得到更加高精度的示教效果,对视觉系统测量得到的示教的位姿进行处理,利用Kalman滤波进行去抖动操作,同时为了保持准确性,只是针对平移向量进行处理,然后将得到去抖动之后的平移向量利用二次B样条曲线进行拟合,采样得到最终的平移向量,与原来的姿态R组成最终示教杆的位姿。考虑到操作过程中相机的视野问题,可能会造成示教杆被遮挡,提出了通过平移坐标系的方式进行抗遮挡。针对示教过程中出现部分遮挡的情况,利用ChArUco棋盘格替代传统的棋盘格进行示教杆的构建,当发生遮挡时,通过平移坐标系的方式实现抗遮挡,将得到的新位姿换算到原坐标系下即可得到遮挡后的位姿,并验证了位姿换算的准确性,每个轴转动的误差为3度。为了验证示教的效果,搭建虚拟示教测试平台,得到机器人的定位精度为3 mm。通过空间走定点验证示教结果的准确性与平稳性;通过空间走曲线验证示教得到的轨迹的连续性;通过垂直的轨迹示教验证示教杆位姿大幅度变化情况下示教的准确性。测试数据表明,该虚拟示教系统输出具有良好的精度和稳定性。