專利名稱：一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種消除運(yùn)動(dòng)誤差的方法，具體的說(shuō)，是ー種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)器人主要用以?shī)A取被加工エ件，其作為生產(chǎn)加工的ー種輔助設(shè)備， 應(yīng)用十分廣泛。一般地，機(jī)器人工作時(shí)，都需事先把需要運(yùn)動(dòng)的軌跡和動(dòng)作進(jìn)行示教或編程，然后機(jī)器人按照預(yù)先設(shè)定的程序運(yùn)動(dòng)。但是，機(jī)器人工作一段時(shí)間之后都會(huì)存在累積誤差，致使機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與理論運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)偏移。為了消除累積誤差，一般是讓機(jī)器人停止エ作，并對(duì)其零位進(jìn)行重新定位，以糾正其運(yùn)動(dòng)軌跡上的偏差，這樣就不可避免的阻斷了加工作業(yè)的連續(xù)性，以至于嚴(yán)重影響了生產(chǎn)加工的高效性和精確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，包括以下步驟
(1)通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)算法得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)際
信息；
(2)通過(guò)軌跡規(guī)劃算法，以原運(yùn)動(dòng)軌跡為基準(zhǔn)得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)角度信息；
(3)將步驟(I)所得的實(shí)際信息與步驟(2)所得的理論信息進(jìn)行比較，得到機(jī)器人的累積誤差值；
(4)將所述累積誤差值自動(dòng)加載入運(yùn)動(dòng)控制程序中，井根據(jù)該累積誤差值對(duì)每ー個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行位置補(bǔ)償，從而完成在線零位校準(zhǔn)。具體的說(shuō)，所述步驟(I)的具體方法為首先，在機(jī)器人本體的每個(gè)關(guān)節(jié)上均標(biāo)注目標(biāo)點(diǎn)；
然后，實(shí)時(shí)拍攝機(jī)器人的工作圖像；
最后，根據(jù)所得圖像，通過(guò)圖像處理算法分析得出所有目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)，根據(jù)所有目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)，即可得出每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度信息。其中，所述目標(biāo)點(diǎn)數(shù)目至少為ー個(gè)，且目標(biāo)點(diǎn)的選取以能反映出每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位置為原則。進(jìn)ー步的，所述步驟(2)的具體方法為以機(jī)器人的理論尺寸、零點(diǎn)位置為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的原運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡分析，從而得到機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)的角度。更進(jìn)一歩的，所述步驟(4)中的位置補(bǔ)償為反向補(bǔ)償。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果
(1)本發(fā)明通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)算法得到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，某一特定時(shí)刻所有目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)，井根據(jù)所有目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系，然后與計(jì)算出來(lái)的理論位置關(guān)系進(jìn)行比較，得到機(jī)器人的累積誤差，并自動(dòng)對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制程序進(jìn)行誤差補(bǔ)償糾正，該方法有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中需停止機(jī)器人工作，再進(jìn)行零位重新定位的缺陷，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡在線零位校準(zhǔn)，保證了生產(chǎn)加工作業(yè)的連續(xù)性和高效性；
(2)本發(fā)明將視覺(jué)檢測(cè)算法和軌跡規(guī)劃算法相結(jié)合，通過(guò)對(duì)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系與理論位置關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，得出累積誤差值并加載入機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制程序中，然后由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)補(bǔ)償，其補(bǔ)償精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工補(bǔ)償，從而在保證無(wú)間斷連續(xù)作業(yè)的同時(shí)，提高了機(jī)器人加工作業(yè)的精度。



圖I為本發(fā)明的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例機(jī)器人在加工作業(yè)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡由預(yù)先設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)控制程序控制，一般地，機(jī)器人工作一段時(shí)間后，會(huì)偏移原運(yùn)動(dòng)軌跡，致使機(jī)器人與エ件位置難以始終保持一致。為了不影響加工作業(yè)，因此，需要對(duì)機(jī)器人的零位進(jìn)行重新定位，消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的累積誤差?，F(xiàn)有技術(shù)中的零位校準(zhǔn)需要先關(guān)閉機(jī)器人，使其停止工作后再進(jìn)行零位校準(zhǔn)，這樣就導(dǎo)致了加工作業(yè)間斷，影響加工作業(yè)的連續(xù)性和高效性。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，基于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上就是每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)特點(diǎn)，另辟思路，通過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，在不改變、不增加額外設(shè)備的前提下，將視覺(jué)檢測(cè)算法和軌跡規(guī)劃算法相結(jié)合使用，設(shè)計(jì)了ー種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，其原理如圖I所示；其中，視覺(jué)檢測(cè)算法和軌跡規(guī)劃算法均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作累述，前者用以檢測(cè)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系，后者用以推算機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系，然后將二者相對(duì)比，得到二者之間的差值，即前述的累積誤差，最后將該累積誤差導(dǎo)入原運(yùn)動(dòng)控制程序中，對(duì)程序中每個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行重新定位，在不關(guān)閉機(jī)器人的前提下，完成在線零位校準(zhǔn)，完全避免了現(xiàn)有技術(shù)中零位校準(zhǔn)需關(guān)閉機(jī)器人的缺陷，從而保證了生產(chǎn)加工作業(yè)的連續(xù)性和高效性。為了使得本發(fā)明的技術(shù)方案公開更加充分，在此詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所采用技術(shù)方案的具體步驟，該步驟如下
一、通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)算法得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)際
信息；
ニ、通過(guò)軌跡規(guī)劃算法，以原運(yùn)動(dòng)軌跡為基準(zhǔn)得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)角度的理論信息；三、將步驟一所得的實(shí)際信息與步驟ニ所得的理論信息進(jìn)行比較，得到機(jī)器人的累積誤差值；
四、將所述累積誤差值自動(dòng)加載入運(yùn)動(dòng)控制程序中，井根據(jù)該累積誤差值對(duì)每ー個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行位置補(bǔ)償，從而完成在線零位校準(zhǔn)。眾所周知，機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)是由若干關(guān)節(jié)連接組成的，機(jī)器人的任何動(dòng)作都需要依靠每個(gè)關(guān)節(jié)間的相互協(xié)作完成，若能明確出每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系，即可反映出機(jī)器人的整體位置關(guān)系。因此，本實(shí)施例中，在機(jī)器人本體的每個(gè)關(guān)節(jié)上均標(biāo)注特征點(diǎn)，為了方便說(shuō)明，在此將該特征點(diǎn)命名為目標(biāo)點(diǎn)，目標(biāo)點(diǎn)的選擇可為ー個(gè)、ニ個(gè)、三個(gè)，甚至更多，以可以反映出每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位置為原則，作為一種優(yōu)選方式，每個(gè)關(guān)節(jié)標(biāo)注一至ニ個(gè)為最佳。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)(工作)時(shí)，拍攝其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意時(shí)刻的圖像，然后根據(jù)圖像處理算法，分析得出每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)，進(jìn)而可以得到每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)際信息。 另外，以機(jī)器人的理論尺寸、零點(diǎn)位置為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的原運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡分析，從而得到機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)的角度。值得說(shuō)明的是，理論信息和實(shí)際信息的獲得是兩個(gè)并列的步驟，二者之間并沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序。在獲得每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際信息和理論信息后，二者之間相互對(duì)比可得出每個(gè)關(guān)節(jié)相對(duì)于理論位置的偏差值，即累積誤差值，偏差值的單位可以根據(jù)實(shí)際情況采用適應(yīng)于位置計(jì)算的単位，其可以是角度，也可以是脈沖數(shù)，將該偏差值帶入到運(yùn)動(dòng)控制程序中，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制程序中每個(gè)關(guān)節(jié)的所有目標(biāo)位置均反向補(bǔ)償該偏差值，比如第一關(guān)節(jié)的偏差值是5，超前了 5個(gè)單位，則第一關(guān)節(jié)的所有目標(biāo)位置都減少5個(gè)單位，這樣就可以保證關(guān)節(jié)每個(gè)要運(yùn)動(dòng)到的目標(biāo)位置都是按照原運(yùn)動(dòng)軌跡的理論位置，從而完成在線零位校準(zhǔn)。按照上述實(shí)施例，即可很好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)算法得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)際信息； (2)通過(guò)軌跡規(guī)劃算法，以原運(yùn)動(dòng)軌跡為基準(zhǔn)得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)角度信息； (3)將步驟(I)所得的實(shí)際信息與步驟(2)所得的理論信息進(jìn)行比較，得到機(jī)器人的累積誤差值； (4)將所述累積誤差值自動(dòng)加載入運(yùn)動(dòng)控制程序中，并根據(jù)該累積誤差值對(duì)每一個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行位置補(bǔ)償，從而完成在線零位校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，其特征在于，所述步驟(I)的具體方法為 首先，在機(jī)器人本體的每個(gè)關(guān)節(jié)上均標(biāo)注目標(biāo)點(diǎn)； 然后，實(shí)時(shí)拍攝機(jī)器人的工作圖像； 最后，根據(jù)所得圖像，通過(guò)圖像處理算法分析得出所有目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)，根據(jù)所有目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)，即可得出每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，其特征在于，所述目標(biāo)點(diǎn)數(shù)目至少為一個(gè)，且目標(biāo)點(diǎn)的選取以能反映出每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位置為原則。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體方法為以機(jī)器人的理論尺寸、零點(diǎn)位置為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的原運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡分析，從而得到機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的位置補(bǔ)償為反向補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可自動(dòng)消除機(jī)器人運(yùn)動(dòng)累積誤差的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中消除機(jī)器人工作誤差時(shí)，需停止機(jī)器人工作，阻斷了加工作業(yè)的連續(xù)性，降低了機(jī)器人生產(chǎn)加工的高效性和精確度的問(wèn)題。該方法包括以下步驟(1)通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)算法得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際位置關(guān)系以及實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)際信息；(2)通過(guò)軌跡規(guī)劃算法，以原運(yùn)動(dòng)軌跡為基準(zhǔn)得出機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的理論位置關(guān)系以及理論旋轉(zhuǎn)角度信息；(3)將步驟(1)所得的實(shí)際信息與步驟(2)所得的理論信息進(jìn)行比較，得到機(jī)器人的累積誤差值；(4)將所述累積誤差值自動(dòng)加載入運(yùn)動(dòng)控制程序中，并根據(jù)該累積誤差值對(duì)每一個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行位置補(bǔ)償，從而完成在線零位校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B25J13/08GK102806560SQ20121030333
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者劉霖, 劉娟秀, 葉溯, 楊先明, 葉玉堂, 秦娟, 張峰, 劉平, 尹志強(qiáng), 劉文聰, 張童, 王奕然, 鄒修功 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)