一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法
2023-09-10 05:39:35 2
專利名稱：一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種消除運動誤差的方法，具體的說，是ー種可自動消除機器人運動累積誤差的方法。
背景技術：
機器人主要用以夾取被加工エ件，其作為生產加工的ー種輔助設備， 應用十分廣泛。一般地，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，然後機器人按照預先設定的程序運動。但是，機器人工作一段時間之後都會存在累積誤差，致使機器人的實際運動軌跡與理論運動軌跡出現偏移。為了消除累積誤差，一般是讓機器人停止エ作，並對其零位進行重新定位，以糾正其運動軌跡上的偏差，這樣就不可避免的阻斷了加工作業的連續性，以至於嚴重影響了生產加工的高效性和精確度。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下
一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，包括以下步驟
(1)通過視覺檢測算法得出機器人每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度的實際
信息；
(2)通過軌跡規划算法，以原運動軌跡為基準得出機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉角度信息；
(3)將步驟(I)所得的實際信息與步驟(2)所得的理論信息進行比較，得到機器人的累積誤差值；
(4)將所述累積誤差值自動加載入運動控制程序中，井根據該累積誤差值對每ー個關節進行位置補償，從而完成在線零位校準。具體的說，所述步驟(I)的具體方法為首先，在機器人本體的每個關節上均標註目標點；
然後，實時拍攝機器人的工作圖像；
最後，根據所得圖像，通過圖像處理算法分析得出所有目標點的實際位置坐標，根據所有目標點的實際位置坐標，即可得出每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度信息。其中，所述目標點數目至少為ー個，且目標點的選取以能反映出每個關節的運動位置為原則。進ー步的，所述步驟(2)的具體方法為以機器人的理論尺寸、零點位置為基礎，通過對機器人的原運動軌跡進行運動軌跡分析，從而得到機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉的角度。更進一歩的，所述步驟(4)中的位置補償為反向補償。
本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果
(1)本發明通過視覺檢測算法得到機器人運動時，某一特定時刻所有目標點的實際位置坐標，井根據所有目標點的實際位置坐標得出機器人每個關節的實際位置關係，然後與計算出來的理論位置關係進行比較，得到機器人的累積誤差，並自動對其運動控制程序進行誤差補償糾正，該方法有效地避免了現有技術中需停止機器人工作，再進行零位重新定位的缺陷，實現了機器人運動軌跡在線零位校準，保證了生產加工作業的連續性和高效性；
(2)本發明將視覺檢測算法和軌跡規划算法相結合，通過對機器人每個關節的實際位置關係與理論位置關係進行對比，得出累積誤差值並加載入機器人運動控制程序中，然後由電腦程式自動補償，其補償精度遠遠高於人工補償，從而在保證無間斷連續作業的同時，提高了機器人加工作業的精度。
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ー步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例機器人在加工作業中，其運動軌跡由預先設定好的運動控制程序控制，一般地，機器人工作一段時間後，會偏移原運動軌跡，致使機器人與エ件位置難以始終保持一致。為了不影響加工作業，因此，需要對機器人的零位進行重新定位，消除機器人運動的累積誤差。現有技術中的零位校準需要先關閉機器人，使其停止工作後再進行零位校準，這樣就導致了加工作業間斷，影響加工作業的連續性和高效性。本發明針對現有技術的缺陷，基於機器人的運動實際上就是每個關節的運動的實質特點，另闢思路，通過創造性的勞動，在不改變、不增加額外設備的前提下，將視覺檢測算法和軌跡規划算法相結合使用，設計了ー種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，其原理如圖I所示；其中，視覺檢測算法和軌跡規划算法均為現有技術，在此不作累述，前者用以檢測機器人每個關節的實際位置關係，後者用以推算機器人每個關節的理論位置關係，然後將二者相對比，得到二者之間的差值，即前述的累積誤差，最後將該累積誤差導入原運動控制程序中，對程序中每個關節進行重新定位，在不關閉機器人的前提下，完成在線零位校準，完全避免了現有技術中零位校準需關閉機器人的缺陷，從而保證了生產加工作業的連續性和高效性。為了使得本發明的技術方案公開更加充分，在此詳細說明本發明所採用技術方案的具體步驟，該步驟如下
一、通過視覺檢測算法得出機器人每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度的實際
信息；
ニ、通過軌跡規划算法，以原運動軌跡為基準得出機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉角度的理論信息；三、將步驟一所得的實際信息與步驟ニ所得的理論信息進行比較，得到機器人的累積誤差值；
四、將所述累積誤差值自動加載入運動控制程序中，井根據該累積誤差值對每ー個關節進行位置補償，從而完成在線零位校準。眾所周知，機器人的基本結構是由若干關節連接組成的，機器人的任何動作都需要依靠每個關節間的相互協作完成，若能明確出每個關節的實際位置關係，即可反映出機器人的整體位置關係。因此，本實施例中，在機器人本體的每個關節上均標註特徵點，為了方便說明，在此將該特徵點命名為目標點，目標點的選擇可為ー個、ニ個、三個，甚至更多，以可以反映出每個關節的運動位置為原則，作為一種優選方式，每個關節標註一至ニ個為最佳。機器人運動(工作)時，拍攝其運動過程中任意時刻的圖像，然後根據圖像處理算法，分析得出每個目標點的實際位置坐標，進而可以得到每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度的實際信息。 另外，以機器人的理論尺寸、零點位置為基礎，通過對機器人的原運動軌跡進行運動軌跡分析，從而得到機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉的角度。值得說明的是，理論信息和實際信息的獲得是兩個並列的步驟，二者之間並沒有嚴格的先後順序。在獲得每個關節的實際信息和理論信息後，二者之間相互對比可得出每個關節相對於理論位置的偏差值，即累積誤差值，偏差值的單位可以根據實際情況採用適應於位置計算的単位，其可以是角度，也可以是脈衝數，將該偏差值帶入到運動控制程序中，對運動控制程序中每個關節的所有目標位置均反向補償該偏差值，比如第一關節的偏差值是5，超前了 5個單位，則第一關節的所有目標位置都減少5個單位，這樣就可以保證關節每個要運動到的目標位置都是按照原運動軌跡的理論位置，從而完成在線零位校準。按照上述實施例，即可很好的實現本發明。
權利要求
1.一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)通過視覺檢測算法得出機器人每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度的實際信息； (2)通過軌跡規划算法，以原運動軌跡為基準得出機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉角度信息； (3)將步驟(I)所得的實際信息與步驟(2)所得的理論信息進行比較，得到機器人的累積誤差值； (4)將所述累積誤差值自動加載入運動控制程序中，並根據該累積誤差值對每一個關節進行位置補償，從而完成在線零位校準。
2.根據權利要求I所述的一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，其特徵在於，所述步驟(I)的具體方法為 首先，在機器人本體的每個關節上均標註目標點； 然後，實時拍攝機器人的工作圖像； 最後，根據所得圖像，通過圖像處理算法分析得出所有目標點的實際位置坐標，根據所有目標點的實際位置坐標，即可得出每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度信息。
3.根據權利要求2所述的一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，其特徵在於，所述目標點數目至少為一個，且目標點的選取以能反映出每個關節的運動位置為原則。
4.根據權利要求I或2或3所述的一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，其特徵在於，所述步驟(2)的具體方法為以機器人的理論尺寸、零點位置為基礎，通過對機器人的原運動軌跡進行運動軌跡分析，從而得到機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉角度。
5.根據權利要求4所述的一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，其特徵在於，所述步驟(4)中的位置補償為反向補償。
全文摘要
本發明公開了一種可自動消除機器人運動累積誤差的方法，解決了現有技術中消除機器人工作誤差時，需停止機器人工作，阻斷了加工作業的連續性，降低了機器人生產加工的高效性和精確度的問題。該方法包括以下步驟(1)通過視覺檢測算法得出機器人每個關節的實際位置關係以及實際旋轉角度的實際信息；(2)通過軌跡規划算法，以原運動軌跡為基準得出機器人每個關節的理論位置關係以及理論旋轉角度信息；(3)將步驟(1)所得的實際信息與步驟(2)所得的理論信息進行比較，得到機器人的累積誤差值；(4)將所述累積誤差值自動加載入運動控制程序中，並根據該累積誤差值對每一個關節進行位置補償，從而完成在線零位校準。
文檔編號B25J13/08GK102806560SQ20121030333
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者劉霖, 劉娟秀, 葉溯, 楊先明, 葉玉堂, 秦娟, 張峰, 劉平, 尹志強, 劉文聰, 張童, 王奕然, 鄒修功 申請人:電子科技大學