CN102785246B - 一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法，解决了现有技术中人工修正轨迹不仅耗时耗力，而且修正精确度不高的问题。该方法包括以下步骤：（1）通过摄像机对机器人夹具和工件进行拍摄，并对拍摄所得的图像进行标定，得到机器人夹具和工件之间的最新位置关系；（2）将所述步骤（1）所拍摄得出的图像进行图像处理算法分析，得到机器人夹具的末端执行器以及工件的位置信息；（3）根据所述位置信息，计算出机器人夹具的末端执行器与工件保持位置一致所需的移动数据；（4）将所述移动数据自动加载入原运动轨迹程序，从而自动得到针对工件或机器人新位置的新运动轨迹程序，完成轨迹修正。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种轨迹修正方法，具体的说，是一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法。
背景技术
目前，大多数产品加工都需要应用机器人再配合其它加工设备进行加工作业，如：为加工设备放上未加工件，并把已加工件从加工设备上取下来。若加工设备出现故障，往往需要将加工设备搬离车间后进行维修，而维修后再返回车间的加工设备却难以精确地固定在原始位置，重新固定的位置相较于原始位置会出现小范围的偏移，而传统的机器人工作时，都需事先把需要运动的轨迹和动作进行示教或编程，此时若继续使用原运动轨迹，机器人便无法准确地完成上料和下料的工作。
现有技术中，一旦工件位置或机器人位置发生偏移，或者对机器人上安装的夹具进行了更换，都需要人为地对原运动轨迹程序中每个运动点的坐标逐一进行修正，人工修正轨迹不仅耗时、耗力，严重影响加工效率，而且，人工修正的精确度也难以得到有效保障。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法，包括以下步骤：
（1）通过摄像机对机器人夹具和工件进行拍摄，并对拍摄所得的图像进行标定，得到机器人夹具和工件之间的最新位置关系；
（2）将所述步骤（1）所拍摄得出的图像进行图像处理与分析，得到机器人夹具的末端执行器以及工件的位置信息；
（3）根据所述位置信息，计算出机器人夹具的末端执行器与工件保持位置一致所需的移动数据；
（4）将所述移动数据自动加载入原运动轨迹程序，从而自动得到针对工件或机器人新位置的新运动轨迹程序，完成轨迹修正。
其中，所述步骤（2）中的位置信息包括机器人夹具的末端执行器以及工件的中心点坐标和旋转角度。
同时，所述步骤（3）中的移动数据包括机器人夹具的末端执行器在空间位置，即三维坐标轴X、Y、Z三个方向上的平移量，以及旋转的角度。
具体的说，所述步骤（4）的具体方法为：将所述移动数据自动加载入原运动轨迹程序中，从而将机器人夹具的实际位置信息自动更新为目标位置信息，然后再根据该目标位置信息对原运动轨迹程序进行重构。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明通过相机标定的方法将机器人夹具与工件的实际位置关系进行计算分析，然后得出机器人夹具与工件位置保持一致所需移动的数据，并将该数据自动加载入原运动轨迹程序中，从而自动得到针对工件或机器人新位置的新运动轨迹程序，完成轨迹修正的步骤均只需计算机智能操作，不仅完成轨迹修正快，克服了现有技术中人工修正耗时耗力的缺陷，而且计算机执行操作，其修正更加精确，从而有效地保证了轨迹修正结果的准确度；
（2）本发明在机器人夹具轨迹修复领域中尚属首创，不仅具有新颖性，而且，轨迹修复是本领域的技术人员希望解决而长期无法解决的技术难题，本发明所公开的轨迹自动修正方法相较于现有技术中人工修正，具有突出的实质性特点和显著进步；
（3）实现本发明无需增加昂贵的额外硬件设施，同时，节约了大量的人工成本，大大地提高了加工作业的效率，保证了产品质量，降低了加工生产成本，具有非常广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
机器人夹具在配合其它加工设备作业时，为了保证机器人夹具取料、加料的精确度，其运动轨迹一般由预先设定好的运动轨迹程序进行控制。然而，在加工作业中，若加工设备或加工零件移位，机器人夹具仍按照原运动轨迹运行的话，机器人便无法准确地完成上料和下料的工作，此时，则需对机器人的运动轨迹重新校正。一般地，传统的校正方法是通过人工进行轨迹修正，其不仅耗时耗力，而且修正的精确度也难以得到保证。因此，本发明在现有设备的基础上，以相机标定为基准，配合计算机的相关程序，实现机器人运动轨迹的自动修正。
如图1所示，一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法，该方法主要以相机标定为基础步骤，通过相机标定得出机器人夹具和工件之间的最新位置关系（即实际位置关系），然后再进行相关的计算、分析，将机器人夹具与工件位置保持一致所需移动的数据自动加载入原运动轨迹程序，完成程序的自动更新，以此来修正机器人的运动轨迹。具体的说，该方法包括以下四个步骤：
一、通过摄像机对机器人夹具和工件进行拍摄，并对拍摄所得的图像进行标定，得到机器人夹具和工件之间的最新位置关系；
二、将所述步骤一所拍摄得出的图像进行图像处理算法分析，得到机器人夹具的末端执行器以及工件的位置信息；
三、根据所述位置信息，计算出机器人夹具的末端执行器与工件保持位置一致所需的移动数据；
四、将所述移动数据自动加载入原运动轨迹程序，从而自动得到针对工件或机器人新位置的新运动轨迹程序，完成轨迹修正。
该方法的核心原理主要为标定过程，该标定过程实际上既是获得工件位置相对于机器人（机器人末端执行器）之间的关系。为了能更详细的说明，假设前提条件为在工件位置或机器人位置未发生变化之前，机器人末端执行器运动到轨迹规划程序中的某个点时是可以准确地抓住工件的，拟定该点为P，即在机器人运动到P点时，末端执行器和工件位置一致；在工件位置或机器人位置发生变化之后，机器人运动到P点时，末端执行器和工件位置之间就会存在偏差，此时，则通过拍摄图片的方式，将机器人夹具和工件的实际位置关系拍摄成图像，并对该图像进行图像处理算法分析，本发明中所运用的图像处理算法为现有技术，在此不再累述，得到末端执行器以及工件的位置信息，即机器人夹具的末端执行器以及工件的中心点坐标和旋转角度。
上述步骤完成后，计算出机器人夹具末端执行器还需要在空间位置X、Y、Z方向上平移多少，以及需旋转多少角度后才能和工件保持位置一致，上述数据即为步骤三中所述的移动数据。计算出移动数据后，其自动加载入原运动轨迹程序中，从而将机器人夹具的实际位置信息自动更新为目标位置信息，即将在工件位置或机器人位置未发生变化之前，机器人夹具运动轨迹中的P点通过自动加载入的移动数据更新至P′点，该P′为新的目标点。不难得出，轨迹程序自动更新过程的实质为将P点（旧的目标点）替换为P′点（新的目标点），然后通过更新的轨迹坐标点对原运动轨迹程序进行重构，从而实现轨迹的自动修正。
按照上述实施例，即可很好的实现本发明。
Claims (3)
1.一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）通过摄像机对机器人夹具和工件进行拍摄，并对拍摄所得的图像进行标定，得到机器人夹具和工件之间的最新位置关系；
（2）将所述步骤（1）所拍摄得出的图像进行图像处理与分析，得到机器人夹具的末端执行器以及工件的位置信息；
（3）根据所述位置信息，计算出机器人夹具的末端执行器与工件保持位置一致所需的移动数据；
（4）将所述移动数据自动加载入原运动轨迹程序，从而自动得到针对工件或机器人新位置的新运动轨迹程序，完成轨迹修正；
所述步骤（4）的具体方法为：将所述移动数据自动加载入原运动轨迹程序中，从而将机器人夹具的实际位置信息自动更新为目标位置信息，然后再根据该目标位置信息对原运动轨迹程序进行重构。
2.根据权利要求1所述的一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法，其特征在于，所述步骤（2）中的位置信息包括机器人夹具的末端执行器以及工件的中心点坐标和旋转角度。
3.根据权利要求2所述的一种可实现自动轨迹修正的机器人标定方法，其特征在于，所述步骤（3）中的移动数据包括机器人夹具的末端执行器在空间位置，即三维坐标轴X、Y、Z三个方向上的平移量，以及旋转的角度。
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