一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法
2023-05-31 16:13:41
專利名稱：一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法
技術領域：
本發明涉及的是一種軌跡修正方法，具體的說，是一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法。
背景技術：
目前，大多數產品加工都需要應用機器人再配合其它加工設備進行加工作業，如為加工設備放上未加工件,並把已加工件從加工設備上取下來。若加工設備出現故障,往往需要將加工設備搬離車間後進行維修，而維修後再返回車間的加工設備卻難以精確地固定在原始位置，重新固定的位置相較於原始位置會出現小範圍的偏移，而傳統的機器人工作時，都需事先把需要運動的軌跡和動作進行示教或編程，此時若繼續使用原運動軌跡，機器人便無法準確地完成上料和下料的工作。
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現有技術中，一旦工件位置或機器人位置發生偏移，或者對機器人上安裝的夾具進行了更換，都需要人為地對原運動軌跡程序中每個運動點的坐標逐一進行修正，人工修正軌跡不僅耗時、耗力，嚴重影響加工效率，而且，人工修正的精確度也難以得到有效保障。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下
一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，包括以下步驟
(1)通過攝像機對機器人夾具和工件進行拍攝，並對拍攝所得的圖像進行標定，得到機器人夾具和工件之間的最新位置關係；
(2)將所述步驟(I)所拍攝得出的圖像進行圖像處理與分析，得到機器人夾具的末端執行器以及工件的位置信息；
(3)根據所述位置信息，計算出機器人夾具的末端執行器與工件保持位置一致所需的移動數據；
(4)將所述移動數據自動加載入原運動軌跡程序，從而自動得到針對工件或機器人新位置的新運動軌跡程序，完成軌跡修正。其中，所述步驟(2)中的位置信息包括機器人夾具的末端執行器以及工件的中心點坐標和旋轉角度。同時，所述步驟(3)中的移動數據包括機器人夾具的末端執行器在空間位置，即三維坐標軸X、Y、Z三個方向上的平移量，以及旋轉的角度。具體的說，所述步驟(4)的具體方法為將所述移動數據自動加載入原運動軌跡程序中，從而將機器人夾具的實際位置信息自動更新為目標位置信息，然後再根據該目標位置信息對原運動軌跡程序進行重構。本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果(1)本發明通過相機標定的方法將機器人夾具與工件的實際位置關係進行計算分析，然後得出機器人夾具與工件位置保持一致所需移動的數據，並將該數據自動加載入原運動軌跡程序中，從而自動得到針對工件或機器人新位置的新運動軌跡程序，完成軌跡修正的步驟均只需計算機智能操作，不僅完成軌跡修正快，克服了現有技術中人工修正耗時耗力的缺陷，而且計算機執行操作，其修正更加精確，從而有效地保證了軌跡修正結果的準確度；
(2)本發明在機器人夾具軌跡修復領域中尚屬首創，不僅具有新穎性，而且，軌跡修復是本領域的技術人員希望解決而長期無法解決的技術難題，本發明所公開的軌跡自動修正方法相較於現有技術中人工修正，具有突出的實質性特點和顯著進步；
(3)實現本發明無需增加昂貴的額外硬體設施，同時，節約了大量的人工成本，大大地提高了加工作業的效率，保證了產品質量，降低了加工生產成本，具有非常廣闊的市場前
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圖I為本發明的原理示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及其附圖對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例機器人夾具在配合其它加工設備作業時，為了保證機器人夾具取料、加料的精確度，其運動軌跡一般由預先設定好的運動軌跡程序進行控制。然而，在加工作業中，若加工設備或加工零件移位，機器人夾具仍按照原運動軌跡運行的話，機器人便無法準確地完成上料和下料的工作，此時，則需對機器人的運動軌跡重新校正。一般地，傳統的校正方法是通過人工進行軌跡修正，其不僅耗時耗力，而且修正的精確度也難以得到保證。因此，本發明在現有設備的基礎上，以相機標定為基準，配合計算機的相關程序，實現機器人運動軌跡的自動修正。如圖I所示，一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，該方法主要以相機標定為基礎步驟，通過相機標定得出機器人夾具和工件之間的最新位置關係(即實際位置關係)，然後再進行相關的計算、分析，將機器人夾具與工件位置保持一致所需移動的數據自動加載入原運動軌跡程序，完成程序的自動更新，以此來修正機器人的運動軌跡。具體的說，該方法包括以下四個步驟
一、通過攝像機對機器人夾具和工件進行拍攝，並對拍攝所得的圖像進行標定，得到機器人夾具和工件之間的最新位置關係；
二、將所述步驟一所拍攝得出的圖像進行圖像處理算法分析，得到機器人夾具的末端執行器以及工件的位置信息；
三、根據所述位置信息，計算出機器人夾具的末端執行器與工件保持位置一致所需的移動數據；四、將所述移動數據自動加載入原運動軌跡程序，從而自動得到針對工件或機器人新位置的新運動軌跡程序，完成軌跡修正。該方法的核心原理主要為標定過程，該標定過程實際上既是獲得工件位置相對於機器人(機器人末端執行器)之間的關係。為了能更詳細的說明，假設前提條件為在工件位置或機器人位置未發生變化之前，機器人末端執行器運動到軌跡規劃程序中的某個點時是可以準確地抓住工件的，擬定該點為P，即在機器人運動到P點時，末端執行器和工件位置一致；在工件位置或機器人位置發生變化之後，機器人運動到P點時，末端執行器和工件位置之間就會存在偏差，此時，則通過拍攝圖片的方式，將機器人夾具和工件的實際位置關係拍攝成圖像，並對該圖像進行圖像處理算法分析，本發明中所運用的圖像處理算法為現有技術，在此不再累述，得到末端執行器以及工件的位置信息，即機器人夾具的末端執行器以及工件的中心點坐標和旋轉角度。上述步驟完成後，計算出機器人夾具末端執行器還需要在空間位置X、Y、Z方向上平移多少，以及需旋轉多少角度後才能和工件保持位置一致，上述數據即為步驟三中所述·的移動數據。計算出移動數據後，其自動加載入原運動軌跡程序中，從而將機器人夾具的實際位置信息自動更新為目標位置信息，即將在工件位置或機器人位置未發生變化之前，機器人夾具運動軌跡中的P點通過自動加載入的移動數據更新至P'點，該P'為新的目標點。不難得出，軌跡程序自動更新過程的實質為將P點(舊的目標點)替換為P'點(新的目標點)，然後通過更新的軌跡坐標點對原運動軌跡程序進行重構，從而實現軌跡的自動修正。按照上述實施例，即可很好的實現本發明。
權利要求
1.一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)通過攝像機對機器人夾具和工件進行拍攝，並對拍攝所得的圖像進行標定，得到機器人夾具和工件之間的最新位置關係； (2)將所述步驟(I)所拍攝得出的圖像進行圖像處理與分析，得到機器人夾具的末端執行器以及工件的位置信息； (3)根據所述位置信息，計算出機器人夾具的末端執行器與工件保持位置一致所需的移動數據； (4)將所述移動數據自動加載入原運動軌跡程序，從而自動得到針對工件或機器人新位置的新運動軌跡程序，完成軌跡修正。
2.根據權利要求I所述的一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的位置信息包括機器人夾具的末端執行器以及工件的中心點坐標和旋轉角度。
3.根據權利要求2所述的一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，其特徵在於，所述步驟(3)中的移動數據包括機器人夾具的末端執行器在空間位置，即三維坐標軸X、Y、Z三個方向上的平移量，以及旋轉的角度。
4.根據權利要求3所述的一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，其特徵在於，所述步驟(4)的具體方法為將所述移動數據自動加載入原運動軌跡程序中，從而將機器人夾具的實際位置信息自動更新為目標位置信息，然後再根據該目標位置信息對原運動軌跡程序進行重構。
全文摘要
本發明公開了一種可實現自動軌跡修正的機器人標定方法，解決了現有技術中人工修正軌跡不僅耗時耗力，而且修正精確度不高的問題。該方法包括以下步驟(1)通過攝像機對機器人夾具和工件進行拍攝，並對拍攝所得的圖像進行標定，得到機器人夾具和工件之間的最新位置關係；(2)將所述步驟(1)所拍攝得出的圖像進行圖像處理算法分析，得到機器人夾具的末端執行器以及工件的位置信息；(3)根據所述位置信息，計算出機器人夾具的末端執行器與工件保持位置一致所需的移動數據；(4)將所述移動數據自動加載入原運動軌跡程序，從而自動得到針對工件或機器人新位置的新運動軌跡程序，完成軌跡修正。
文檔編號B25J9/16GK102785246SQ201210303338
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者劉娟秀, 劉平, 劉文聰, 劉霖, 葉溯, 葉玉堂, 尹志強, 張峰, 張童, 楊先明, 王奕然, 秦娟, 鄒修功 申請人:電子科技大學