CN111496798B - 机器人传送带跟踪方法、设备及存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人传送带跟踪方法，包括：获取机器人移动的第一轨迹；获取数据缓存区中存储的第一插补点；判断所述数据缓存区中存储的所述第一插补点的数量是否达到预设阈值；当所述第一插补点的数量未达到所述预设阈值时，依据传送带移动的位置信息获取所述待加工工件的当前坐标；依据所述待加工工件的当前坐标生成第二插补点，将所述第二插补点存储至所述数据缓存区中，使所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点的总个数达到所述预设阈值；依据所述第一插补点及所述第二插补点控制所述机器人加工所述待加工工件。通过上述方式，本发明能够达到避免传送带跟踪时候位置不准确及机器人加速度过大而导致震动的目的。

Description

机器人传送带跟踪方法、设备及存储装置

技术领域

本申请涉及机器人控制领域，特别涉及一种机器人传送带跟踪方法、设备及存储装置。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。随着经济的快速发展，机器人在工业现场的应用越来越广泛，已经成为了降低生产成本，提高生产效率和提升工业制造能力，实现智能制造的重要推动力。

现有技术中，机器人传送带跟踪功能应用时，会对对运动轨迹进行插补，并将插补点存入数据缓存buffer，根据数据缓存buffer中的插补点信息控制机器人运动。但是这样的设计存在一个问题，当插补超时或者插补线程和下发数据线程的时间错位时，会导致机器人的插补线程中的数据缓存不足，需要计算补充插补点，因为补充插补点的计算是在一个插补周期内计算的，故使用的是根据传送带反馈脉冲得到的同一个传送带工件坐标系，下发的指令位置和实际需要机器人移动到的点位之间会出现偏差，当传送带移动位置较小的时候会导致跟踪时候位置不准确，当传送带移动位置较大的时候则可能会出现加速度过大而导致的震动等问题。

发明内容

本申请提供一种机器人传送带跟踪方法、设备及存储装置，能够达到避免跟踪时候位置不准确及机器人加速度过大而导致的震动的目的。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机器人传送带跟踪方法，包括以下步骤：

获取机器人移动的第一轨迹，所述第一轨迹为依据待加工工件的工件坐标系预先设置的所述机器人加工所述待加工工件的运动轨迹；

获取数据缓存区中存储的第一插补点，所述第一插补点是依据所述机器人沿所述第一轨迹移动的至少一个中间点；

判断所述数据缓存区中存储的所述第一插补点的数量是否达到预设阈值；

当所述第一插补点的数量未达到所述预设阈值时，依据传送带移动的位置信息获取所述待加工工件的当前坐标；

依据所述待加工工件的当前坐标生成第二插补点，将所述第二插补点存储到所述数据缓存区中，使所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点的总个数达到所述预设阈值；

依据所述所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点控制所述机器人加工所述待加工工件。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人传送带跟踪装置，包括：

坐标获取模块，用于获取数据缓存区中存储的第一插补点；

插补计算模块，用于所述待加工工件当前坐标生成第二插补点，依据所述第二插补点更新到所述数据缓存区中，使更新后的所述第一插补点及所述第二插补点的个数达到所述数据缓存区预设阈值。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人传送带跟踪设备，该设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，所述存储器存储有用于实现上述机器人传送带跟踪方法的程序指令；所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以对所述机器人传送带进行跟踪。

为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种存储装置，存储有能够实现上述机器人传送带跟踪方法的程序文件。

本申请的有益效果是：本发明的机器人传送带跟踪方法、装置、设备及存储装置通过获取待加工工件实时坐标位置，依据所述实时坐标位置计算插补点，依据所述所述插补点控制所述机器人移动、加工所述待加工工件，通过上述方式，本发明能够使插补点的计算更加准确，达到避免传送带跟踪时候位置不准确及减少由于位置不准确引起的机器人加速度过大而导致机器人震动的问题的目的。

附图说明

图1是本发明第一实施例的机器人传送带跟踪方法的流程示意图；

图2是本发明第一实施例的第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系的关系示意图；

图3是本发明一种实施例的机器人传送带跟踪装置的结构示意图；

图4是本发明一种实施例的机器人传送带跟踪设备的结构示意图；

图5是本发明一种实施例的存储装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本发明第一实施例的机器人传送带跟踪方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括步骤：

步骤S101：获取机器人移动的第一轨迹，所述第一轨迹为依据待加工工件的工件坐标系设置的所述机器人加工所述待加工工件的运动轨迹。

需要说明的是，机器人轨迹规划是根据加工作业任务的要求，计算出TCP点预期的运动轨迹，TCP点指的是机器人加工工具的中心点(Tool Center Point，TCP，工具中心点)，为完成各种加工任务，需要在工业机器人末端安装各种不同的工具，如喷枪、抓手、焊枪等。由于工具的形状、大小各不相同，在更换或者调整工具之后，机器人的实际工作点相对于机器人末端的位置会发生变化，所以需要在机器人工具上建立一个工具坐标系，其原点即为工具中心点，在步骤S101中，获取机器人移动的第一轨迹前需要先获取所述待加工工件的轨迹队列，所述轨迹队列为所述机器人在第二坐标系下加工所述待加工工件预设的多段移动轨迹的集合，其中，轨迹队列包括至少一个成员，所述成员即为所述移动轨迹集合中的一段移动轨迹，所述移动轨迹可以包括目标点、轨迹速度等信息，然后，可以将所述轨迹队列中的第一个成员作为所述第一轨迹，如所述第一轨迹为Lin p:p{x 10,y 10,z 10,a 0,b180,c 0},v1,表示移动到第二坐标系的p{x 10,y 10,z 10,a 0,b 180,c 0}位置,v1表示所述机器人轨迹执行速度，p为所述待加工工件在第二坐标系下的加工点。

本实施例中，第二坐标系可以是工件坐标系(Workpiece Coordinate System)，工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系，使用者可以依据待加工工件上的加工点在工件坐标系的位置进行机器人执行加工任务的移动轨迹的规划和设置，从而可获得所述机器人加工所述待加工工件的运动轨迹的轨迹队列，并从队列中选取第一个成员作为所述第一轨迹，机器人TCP点根据第一轨迹进行运动。

步骤S102：获取数据缓存区中存储的第一插补点，所述第一插补点是依据所述机器人沿所述第一轨迹移动的至少一个中间点。

需要说明的是，插补(Interpolation)是依照一定方法确定工业机器人运动轨迹的过程，即按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法，也称为“数据点的密化”。工业机器人系统在插补器线程在启动后，一直循环执行，每个插补周期都会对轨迹队列中的第一轨迹进行插补，然后将插补数据存入数据缓存区buffer中，根据数据缓存区buffer中的插补点控制电机轴转动到指定的位置，从而控制机器人本体运动。

本实施例中，获取数据缓存区中存储的第一插补点，所述第一插补点是一个插补周期内依据所述第一轨迹进行插补获得的至少一个中间点，所述插补周期为执行插补点计算的时间间隔。

步骤S103：判断所述数据缓存区中存储的所述第一插补点的数量是否达到预设阈值。

本实施例中，所述预设阈值可以是每个插补周期内应计算获得的插补点个数。步骤S103中，将所述数据缓存区中存储的所述第一插补点的数量与每个插补周期内计算获得的插补点个数进行比较。

步骤S104：当所述第一插补点的数量未达到所述预设阈值时，依据传送带移动的位置信息获取所述待加工工件的当前坐标。

具体的，当所述第一插补点的数量未达到所述数据缓存区预设阈值时，为了计算插补点，可以获取配置给传送带的外轴编码器反馈脉冲数目，并利用这个反馈脉冲来计算当前传送带在第一坐标系下移动的位置，然后，依据所述传送带移动的位置信息从第一坐标系关联到所述待加工工件的第二坐标系获取所述待加工工件当前坐标，所述第一坐标系为所述传送带移动的位置信息的参考坐标系，所述第二坐标系为所述待加工工件的参考坐标系，本实施例中，所述第一坐标系可以为基坐标系，所述第二坐标系可以为工件坐标系。

请一并参阅图2，图2是本发明第一实施例的第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系的关系示意图。本实施例中，在对传送带进行传送带跟踪功能时，先要标定基坐标系和工件坐标系，其中基坐标系是相对于所述第三坐标系，工件坐标系是相对于基坐标系；传送带运动方向X和所述待加工工件运动方向X1重合，当传送带运动的时候，传送带的移动距离为：

△x＝(cur_pulse_no–last_pulse_no)*mm_per_pulse,

其中，cur_pulse_no表示当前时刻的传送带脉冲数目，last_pulse_no表示上一时刻传送带脉冲数目，mm_per_pulse表示每个脉冲的距离，通过计算传送带的移动距离可以获得所述待加工工件在所述工件坐标系下位置的当前坐标为p1(x1+△x，y1，z1)。

步骤S105：依据所述待加工工件的当前坐标生成第二插补点，将所述第二插补点存储至所述数据缓存区中，使所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点的总个数达到所述预设阈值。

需要说明的是，当所述第一插补点的数量未达到所述预设阈值时，那么在此次插补周期内需要连续计算(所述预设阈值-所述第一插补点的数量)个的第二插补点进行补充，由于传动带的移动，若计算所述第二插补点还使用计算所述第一插补点的加工点p进行计算，这样下发的指令位置和实际需要机器人移动到的p1点位之间出现了偏差，故需要依据所述待加工工件的当前坐标p1生成第二插补点。

本实施例中，所述机器人在计算所述第二插补点的时候会用上一个轨迹的目标点p作为起点和当前目标点p1作为终点，规划出一条直线轨迹，等待执行插补，所谓插补就是根据起点和终点构成的直线以及速度等信息，可以计算每个插补周期所述机器人要达到的坐标点位置，例如，假设p点轨迹为Lin p:p{x 10,y 10,z 10,a 0,b 180,c 0},v1,p1点轨迹为Lin p:p1{x 10+△x,y 10,z 10,a 0,b 180,c 0},v2,连接p、p1的坐标构成直线，依据所述机器人轨迹执行速度v1、v2则可以计算出所述第二插补点。将所述第二插补点存储至所述数据缓存区中，使所述第一插补点及所述第二插补点的个数达到所述预设阈值。本实施例中，所述预设阈值可以与一个插补周期内获得的插补点数量相同，例如，一个插补周期内插补点个数为3，则可以设置所述预设阈值为3，当所述第一插补点个数小于3时，依据所述待加工工件的所述当前位置p1计算所述第二插补点，使所述第一插补点及所述第二插补点的个数为3。

由于所述插补点的计算是基于所述工件坐标系的，而所述机器人执行工件加工最终要根据这个点信息得到各个关节轴的移动的位置；因此必须先将所述第二插补点由所述第二坐标系转换到所述第三坐标系，本实施例中，所述第三坐标系即为机器人坐标系，然后对所述机器人坐标系下的目标点坐标进行逆解，将目标点位置转换到所述机器人关节轴位置上。例如：所述工件坐标系C1相对于所述基坐标系C的齐次矩阵是M，所述基坐标系C相对于所述机器人坐标系C2的齐次转换矩阵是M1，那么p_机＝M1*M*P_目就将工件坐标系下的点位置转换到机器人坐标系下了，其中p_机为机器人坐标系下插补点位置，P_目为工件坐标系下插补点位置，最后通过机器人坐标系下插补点位置转换到所述机器人关节轴位置。

步骤S106：依据所述所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点控制所述机器人移动、加工所述待加工工件。

所述机器人依据所述数据缓存区中的数据进行移动时，所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点需转换为脉冲信息，所述机器人依据所述脉冲信息进行移动、加工待加工工件。

本发明第一个实施例的机器人传送带跟踪方法通过获取待加工工件实时位置，随着传送带移动更新工件坐标系，依据所述实时坐标位置计算插补点存入数据缓存区，这样能在数据缓存区中的插补点存在数据饥饿时，仍然能保证接下来计算插补点的时候，使用的是实时获取的传送带移动工件坐标系，避免当数据饥饿的时候，因为两个插补点使用的是一个插补周期中同一个工件坐标系而导致插补位置和实际需要机器人移动到的点位之间出现了偏差，以及因为传送带速度较高时候，与实际位置偏差过大，而导致机器人加速度过大并产生震动问题。最终解决机器人传送带跟踪中的位置不准或者机器人本体震动的问题。

请参阅图3，图3是本发明一种实施例的机器人传送带跟踪装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括坐标获取模块41、插补计算模块42。

坐标获取模块41，用于获取数据缓存区中存储的第一插补点。

可选地，坐标获取模块41还可以用于获取机器人移动的第一轨迹。

可选地，坐标获取模块41还可以用于获取获取传送带移动对应的反馈脉冲。

插补计算模块42，用于所述待加工工件当前坐标生成第二插补点，依据所述第二插补点存储至所述数据缓存区中，使所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点的总个数达到所述预设阈值。

可选地，插补计算模块42还用于依据所述反馈脉冲获取所述传送带在第一坐标系下的移动的位置信息，所述第一坐标系为所述传送带移动的位置信息的参考坐标系。并将所述传送带移动的位置信息从第一坐标系关联到所述待加工工件的第二坐标系获取所述待加工工件当前坐标，所述第二坐标系为所述待加工工件的参考坐标系。

可选地，插补计算模块42还用于将所述第二插补点从所述第二坐标系转换到所述机器人运动的第三坐标系，所述第三坐标系用于描述所述机器人关节轴移动角度；依据所述第二插补点在所述第三坐标系转换后的结果获得所述机器人关节轴位置。

可以理解的是，上述机器人传送带跟踪装置的各模块实现各功能的具体方式可参阅上述实施例对应的具体步骤，故在此不作赘述。

本发明一种实施例的机器人传送带跟踪装置通过获取待加工工件实时坐标位置，依据所述实时坐标位置计算插补点，通过上述方式，本发明能够使插补点的计算更加准确，达到避免传送带跟踪时候位置不准确及机器人加速度过大而导致的震动的目的。

请参阅图4，图4为本发明一种实施例的机器人传送带跟踪设备的结构示意图。如图4所示，该机器人传送带跟踪设备60包括处理器61及和处理器61耦接的存储器62。

存储器62存储有用于实现上述任一实施例所述的机器人传送带跟踪方法的程序指令。

处理器61用于执行存储器62存储的程序指令以对所述工业机器人进行待加工工件的跟踪。

其中，处理器61还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器61可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器61还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

请参阅图4，图4为本发明一种实施例的存储装置的结构示意图。本发明实施例的存储装置存储有能够实现上述所有机器人传送带跟踪方法的程序文件71，其中，该程序文件71可以以软件产品的形式存储在上述存储装置中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储装置包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人传送带跟踪方法，其特征在于，包括：

获取机器人移动的第一轨迹，所述第一轨迹为依据待加工工件的工件坐标系设置的所述机器人加工所述待加工工件的运动轨迹；

获取数据缓存区中存储的第一插补点，所述第一插补点是依据所述机器人沿所述第一轨迹移动的至少一个中间点；

判断所述数据缓存区中存储的所述第一插补点的数量是否达到预设阈值；

当所述第一插补点的数量未达到所述预设阈值时，依据传送带移动的位置信息获取所述待加工工件的当前坐标；

依据所述待加工工件的当前坐标生成第二插补点，将所述第二插补点存储至所述数据缓存区中，使所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点的总个数达到所述预设阈值；

依据所述数据缓存区中的所述第一插补点及所述第二插补点控制所述机器人加工所述待加工工件。

2.根据权利要求1所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述依据传送带移动的位置信息获取所述待加工工件当前坐标，包括：

获取传送带移动对应的反馈脉冲，所述反馈脉冲为记录传送带移动的脉冲信息；

依据所述反馈脉冲获取所述传送带在第一坐标系下的移动的位置信息，所述第一坐标系为所述传送带移动的位置信息的参考坐标系。

3.根据权利要求2所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述依据传送带移动的位置信息获取所述待加工工件当前坐标，还包括：

将所述传送带移动的位置信息从第一坐标系关联到所述待加工工件的第二坐标系获取所述待加工工件当前坐标，所述第二坐标系为所述待加工工件的参考坐标系。

4.根据权利要求3所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述第一坐标系为基坐标系，所述第二坐标系为工件坐标系。

5.根据权利要求3所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述依据所述待加工工件当前坐标生成第二插补点后，还包括：

将所述第二插补点从所述第二坐标系转换到所述机器人运动的第三坐标系，所述第三坐标系用于描述所述机器人关节轴移动角度；

依据所述第二插补点在所述第三坐标系转换后的结果获得所述机器人关节轴位置。

6.根据权利要求3所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述获取所述机器人移动的第一轨迹，包括：

获取所述待加工工件的轨迹队列，所述轨迹队列为在第二坐标系下对所述机器人预设的加工所述待加工工件的多段移动轨迹的集合，包括至少一个成员，所述成员为所述机器人的一段移动轨迹，所述移动轨迹包括轨迹起点、轨迹终点、移动速度和移动角度信息；

获取所述轨迹队列中的第一个成员作为所述第一轨迹。

7.根据权利要求1所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述预设阈值为每个插补周期内计算获得的插补点个数，所述插补周期为执行插补点计算的时间间隔。

8.根据权利要求1所述机器人传送带跟踪方法，其特征在于，所述将所述第二插补点存储至所述数据缓存区中前，包括：

将所述第二插补点转换为脉冲信息存储至所述数据缓存区中，依据所述脉冲信息控制所述机器人运动。

9.一种机器人传送带跟踪设备，其特征在于，所述机器人传送带跟踪设备包括处理器，以及与所述处理器耦接的存储器，其中，

所述存储器存储有用于实现如权利要求1-8中任一项所述机器人传送带跟踪方法的程序指令；

所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以对所述机器人进行移动控制以跟踪传送带上的待加工工件。

10.一种存储装置，其特征在于，存储有能够实现如权利要求1-8中任一项所述机器人传送带跟踪方法的程序文件。

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