专利名称：一种可自动消除机器人运动累积误差的方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种消除运动误差的方法，具体的说，是ー种可自动消除机器人运动累积误差的方法。
背景技术：
机器人主要用以夹取被加工エ件，其作为生产加工的ー种辅助设备， 应用十分广泛。一般地，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，然后机器人按照预先设定的程序运动。但是，机器人工作一段时间之后都会存在累积误差，致使机器人的实际运动轨迹与理论运动轨迹出现偏移。为了消除累积误差，一般是让机器人停止エ作，并对其零位进行重新定位，以纠正其运动轨迹上的偏差，这样就不可避免的阻断了加工作业的连续性，以至于严重影响了生产加工的高效性和精确度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可自动消除机器人运动累积误差的方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，包括以下步骤
(1)通过视觉检测算法得出机器人每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度的实际
信息；
(2)通过轨迹规划算法，以原运动轨迹为基准得出机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转角度信息；
(3)将步骤(I)所得的实际信息与步骤(2)所得的理论信息进行比较，得到机器人的累积误差值；
(4)将所述累积误差值自动加载入运动控制程序中，井根据该累积误差值对每ー个关节进行位置补偿，从而完成在线零位校准。具体的说，所述步骤(I)的具体方法为首先，在机器人本体的每个关节上均标注目标点；
然后，实时拍摄机器人的工作图像；
最后，根据所得图像，通过图像处理算法分析得出所有目标点的实际位置坐标，根据所有目标点的实际位置坐标，即可得出每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度信息。其中，所述目标点数目至少为ー个，且目标点的选取以能反映出每个关节的运动位置为原则。进ー步的，所述步骤(2)的具体方法为以机器人的理论尺寸、零点位置为基础，通过对机器人的原运动轨迹进行运动轨迹分析，从而得到机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转的角度。更进一歩的，所述步骤(4)中的位置补偿为反向补偿。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果
(1)本发明通过视觉检测算法得到机器人运动时，某一特定时刻所有目标点的实际位置坐标，井根据所有目标点的实际位置坐标得出机器人每个关节的实际位置关系，然后与计算出来的理论位置关系进行比较，得到机器人的累积误差，并自动对其运动控制程序进行误差补偿纠正，该方法有效地避免了现有技术中需停止机器人工作，再进行零位重新定位的缺陷，实现了机器人运动轨迹在线零位校准，保证了生产加工作业的连续性和高效性；
(2)本发明将视觉检测算法和轨迹规划算法相结合，通过对机器人每个关节的实际位置关系与理论位置关系进行对比，得出累积误差值并加载入机器人运动控制程序中，然后由计算机程序自动补偿，其补偿精度远远高于人工补偿，从而在保证无间断连续作业的同时，提高了机器人加工作业的精度。
图I为本发明的原理示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及其附图对本发明作进ー步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例机器人在加工作业中，其运动轨迹由预先设定好的运动控制程序控制，一般地，机器人工作一段时间后，会偏移原运动轨迹，致使机器人与エ件位置难以始終保持一致。为了不影响加工作业，因此，需要对机器人的零位进行重新定位，消除机器人运动的累积误差。现有技术中的零位校准需要先关闭机器人，使其停止工作后再进行零位校准，这样就导致了加工作业间断，影响加工作业的连续性和高效性。本发明针对现有技术的缺陷，基于机器人的运动实际上就是每个关节的运动的实质特点，另辟思路，通过创造性的劳动，在不改变、不增加额外设备的前提下，将视觉检测算法和轨迹规划算法相结合使用，设计了ー种可自动消除机器人运动累积误差的方法，其原理如图I所示；其中，视觉检测算法和轨迹规划算法均为现有技术，在此不作累述，前者用以检测机器人每个关节的实际位置关系，后者用以推算机器人每个关节的理论位置关系，然后将二者相对比，得到二者之间的差值，即前述的累积误差，最后将该累积误差导入原运动控制程序中，对程序中每个关节进行重新定位，在不关闭机器人的前提下，完成在线零位校准，完全避免了现有技术中零位校准需关闭机器人的缺陷，从而保证了生产加工作业的连续性和高效性。为了使得本发明的技术方案公开更加充分，在此详细说明本发明所采用技术方案的具体步骤，该步骤如下
一、通过视觉检测算法得出机器人每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度的实际
信息；
ニ、通过轨迹规划算法，以原运动轨迹为基准得出机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转角度的理论信息；三、将步骤一所得的实际信息与步骤ニ所得的理论信息进行比较，得到机器人的累积误差值；
四、将所述累积误差值自动加载入运动控制程序中，井根据该累积误差值对每ー个关节进行位置补偿，从而完成在线零位校准。众所周知，机器人的基本结构是由若干关节连接组成的，机器人的任何动作都需要依靠每个关节间的相互协作完成，若能明确出每个关节的实际位置关系，即可反映出机器人的整体位置关系。因此，本实施例中，在机器人本体的每个关节上均标注特征点，为了方便说明，在此将该特征点命名为目标点，目标点的选择可为ー个、ニ个、三个，甚至更多，以可以反映出每个关节的运动位置为原则，作为一种优选方式，每个关节标注一至ニ个为最佳。机器人运动(工作)时，拍摄其运动过程中任意时刻的图像，然后根据图像处理算法，分析得出每个目标点的实际位置坐标，进而可以得到每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度的实际信息。 另外，以机器人的理论尺寸、零点位置为基础，通过对机器人的原运动轨迹进行运动轨迹分析，从而得到机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转的角度。值得说明的是，理论信息和实际信息的获得是两个并列的步骤，二者之间并没有严格的先后顺序。在获得每个关节的实际信息和理论信息后，二者之间相互对比可得出每个关节相对于理论位置的偏差值，即累积误差值，偏差值的单位可以根据实际情况采用适应于位置计算的単位，其可以是角度，也可以是脉冲数，将该偏差值带入到运动控制程序中，对运动控制程序中每个关节的所有目标位置均反向补偿该偏差值，比如第一关节的偏差值是5，超前了 5个单位，则第一关节的所有目标位置都減少5个单位，这样就可以保证关节每个要运动到的目标位置都是按照原运动轨迹的理论位置，从而完成在线零位校准。按照上述实施例，即可很好的实现本发明。
权利要求
1.一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)通过视觉检测算法得出机器人每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度的实际信息； (2)通过轨迹规划算法，以原运动轨迹为基准得出机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转角度信息； (3)将步骤(I)所得的实际信息与步骤(2)所得的理论信息进行比较，得到机器人的累积误差值； (4)将所述累积误差值自动加载入运动控制程序中，并根据该累积误差值对每一个关节进行位置补偿，从而完成在线零位校准。
2.根据权利要求I所述的一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，其特征在于，所述步骤(I)的具体方法为 首先，在机器人本体的每个关节上均标注目标点； 然后，实时拍摄机器人的工作图像； 最后，根据所得图像，通过图像处理算法分析得出所有目标点的实际位置坐标，根据所有目标点的实际位置坐标，即可得出每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度信息。
3.根据权利要求2所述的一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，其特征在于，所述目标点数目至少为一个，且目标点的选取以能反映出每个关节的运动位置为原则。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体方法为以机器人的理论尺寸、零点位置为基础，通过对机器人的原运动轨迹进行运动轨迹分析，从而得到机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转角度。
5.根据权利要求4所述的一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的位置补偿为反向补偿。
全文摘要
本发明公开了一种可自动消除机器人运动累积误差的方法，解决了现有技术中消除机器人工作误差时，需停止机器人工作，阻断了加工作业的连续性，降低了机器人生产加工的高效性和精确度的问题。该方法包括以下步骤(1)通过视觉检测算法得出机器人每个关节的实际位置关系以及实际旋转角度的实际信息；(2)通过轨迹规划算法，以原运动轨迹为基准得出机器人每个关节的理论位置关系以及理论旋转角度信息；(3)将步骤(1)所得的实际信息与步骤(2)所得的理论信息进行比较，得到机器人的累积误差值；(4)将所述累积误差值自动加载入运动控制程序中，并根据该累积误差值对每一个关节进行位置补偿，从而完成在线零位校准。
文档编号B25J13/08GK102806560SQ20121030333
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者刘霖, 刘娟秀, 叶溯, 杨先明, 叶玉堂, 秦娟, 张峰, 刘平, 尹志强, 刘文聪, 张童, 王奕然, 邹修功 申请人:电子科技大学