硬盘阵列操作机器人目标操作位置标定方法与流程

本发明属于机器人控制技术领域，特别涉及一种用于实现对硬盘拉手条操作的硬盘阵列柜操作机器人，用于标定操作目标位置，以实现操作工具对拉手条的精确操作。

背景技术：

目前，利用一种硬盘阵列自动操作机器人(以下简称机器人)对硬盘拉手条进行插拔操作，以完成大规模硬盘阵列系统的性能测试。硬盘拉手条的实物如图1所示，其存放于高度4U，如图2所示的标准拉手条箱体中，每个拉手条箱体中，可放置6行4列共计24个硬盘拉手条，所采用机器人如图3所示，其在硬盘阵列柜中的安装如图4所示，安装于两个拉手条箱体中间，这样可实现一个机器人操作上下两个拉手条箱体，共计48个拉手条的操作任务。

硬盘属于较精密电子产品，并且对其操作属于带电热插拔，所以要求机器人在对其操作时要在保证末端工具与硬盘拉手条柔顺接触的基础上；精确的依靠位置控制以实现对拉手条的操作。机器人操作拉手条时，需要预先获取每个拉手条的目标操作位置，并且保证固定不变，在操作该拉手条时，先控制机器人末端工具到达该目标操作位置，到达该位置后，即可以相对位置方式操作各拉手条。这就决定了每当机器人与拉手条箱体间的相互位置发生变化后，譬如机器人的拆装以及拉手条箱体的拆装等，就需要重新获取每个拉手条的位置，即对硬盘阵列操作机器人的目标操作位置进行标定。

现有的标定方法主要有两种，第一种采用高精度测量设备，如激光跟踪仪，精确标定出每个硬盘拉手条相对机器人末端工具的位置，然后输入机器人控制系统中，从而完成标定，这种方法需要精密的测试设备和专业的测量人员，并且测量过程复杂，工作量大；第二种是控制机器人末端操作工具分别对所有的硬盘拉手条进行插拔操作，记录操作过程中每个关键点的位置，存储到机器人操作系统中，这种方法标定时间长，过程复杂，工作量大。

在实际应用中，机器人的拆装以及拉手条箱体的拆装是经常会发生的，并且机器人的使用人员不具有专业机器人操作技能，所以如果机器人的位置标定过程比较繁琐，要求较高，就会导致机器人的实际应用性变差，所以急需一种可行、可靠的标定方法以实现对拉手条的位置标定。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有标定方法测量过程复杂、耗时长的问题，提供一种硬盘阵列操作机器人目标操作位置标定方法。

本发明所述的硬盘阵列操作机器人目标操作位置标定方法是基于下述末端工具实现的：

所述末端工具的横截面为“凹”字形；所述“凹”字形的底面沿竖直方向设置，并作为所述末端工具的右侧面；所述末端工具的一个端面朝向，作为所述末端工具的顶面；所述“凹”字形的一个外侧面与所述机器人连接，另一个外侧面作为所述末端工具的前端面；

用于放置硬盘的拉手条箱体所能容纳的硬盘数量为M×N，M为行数，N为列数；

所述方法包括以下步骤：

步骤一、在拉手条箱体的四个角安装拉手条，即四个拉手条分别为0号拉手条、N-1号拉手条、(M-1)×N号拉手条以及M×N-1号拉手条；

步骤二、获取步骤一中四个拉手条的目标操作位置：

使机器人的末端工具移动至0号拉手条处，并使末端工具顶面与0号拉手条顶面平齐，使末端工具右侧面与0号拉手条右侧面平齐；使末端工具前端面与0号拉手条前端面贴合，然后记录末端工具此时的空间坐标，该空间坐标即为0号拉手条的目标操作位置；

采用同样的方法分别获得N-1号拉手条、(M-1)×N号拉手条以及M×N-1号拉手条的目标操作位置；

步骤三、根据步骤二获得的四个拉手条的目标操作位置计算拉手条箱体中所有拉手条的目标操作位置，完成硬盘阵列操作机器人目标操作位置的标定。

优选的是，步骤三计算拉手条箱体中所有拉手条的目标操作位置的具体方法为：

步骤三一、根据步骤二获得的四个拉手条的目标操作位置计算第1行拉手条的目标操作位置、第1列拉手条的目标操作位置以及第N列拉手条的目标操作位置；

步骤三二、根据步骤三一得到的结果计算其余拉手条的目标操作位置。

本发明提出了一种简洁、易操作、可行可靠的标定方法。该方法利用了拉手条在其箱体中具有一定的位置精度的安装位置，通过标定拉手条箱体的四个箱夹处拉手条的指定点，然后计算所有硬盘拉手条的位置，机器人利用计算得到的各拉手条位置，就可以实现对其操作。在实际应用过程中，虽然拉手条箱体中每个放置拉手条的舱体位置有一定位置误差，以及在标定操作过程中，也会带来一定的标定误差，但通过验证证明，这两种误差是可允许的，即满足机器人操作拉手条的位置误差要求。

本发明针对硬盘拉手条特定操作任务而提出了机器人目标操作位置标定方法，满足了机器人完成对硬盘拉手条操作的位置精度技术要求。该方法实现简单，操作简洁，实际可行，性能可靠，提高了机器人的应用性和实用性，为实现大规模硬盘阵列系统测试的自动化和标准化提供了有效的保障。

上述方法涉及的数据保存及计算过程均由计算机自动实现，过程简单，方便快捷，耗时短，大大提高了效率。大量实验表明：本发明所提出的标定方法是有效、可行、稳定可靠的，能够满足机器人操作拉手条的位置误差要求。

附图说明

图1为拉手条箱体的结构示意图；

图2为拉手条箱体中的拉手条编号示意图；

图3为安装了硬盘阵列操作机器人的拉手条箱体结构示意图；

图4为图3的A部放大图，其中1表示末端工具的顶面，2表示末端工具的右侧面，3表示末端工具的前端面；

图5为图3的B部放大图，其中4表示拉手条的顶面，5表示拉手条的右侧面，6表示拉手条的前端面。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述的硬盘阵列操作机器人目标操作位置标定方法是基于下述末端工具实现的：

所述末端工具的横截面为“凹”字形；所述“凹”字形的底面沿竖直方向设置，并作为所述末端工具的右侧面；所述末端工具的一个端面朝向，作为所述末端工具的顶面；所述“凹”字形的一个外侧面与所述机器人连接，另一个外侧面作为所述末端工具的前端面；

用于放置硬盘的拉手条箱体所能容纳的硬盘数量为M×N，M为行数，N为列数；

所述方法包括以下步骤：

步骤一、在拉手条箱体的四个角安装拉手条；

步骤二、获取步骤一中四个拉手条的目标操作位置：

使机器人的末端工具移动至0号拉手条(左上角)处，并使末端工具顶面与0号拉手条顶面平齐，使末端工具右侧面与0号拉手条右侧面(面对拉手条方向)平齐；使末端工具前端面与0号拉手条前端面(面对拉手条方向)贴合，然后记录末端工具此时的空间坐标，该空间坐标即为0号拉手条的目标操作位置；

采用同样的方法分别获得N-1号拉手条(右上角)、(M-1)×N号拉手条(左下角)以及M×N-1号拉手条(右下角)的目标操作位置；

步骤三、根据步骤二获得的四个拉手条的目标操作位置计算拉手条箱体中所有拉手条的目标操作位置，完成硬盘阵列操作机器人目标操作位置的标定。

以图1所示的4U高度标准拉手条箱体为例，在4U高度标准拉手条箱体中，各拉手条安装舱体位置分布如图2所示，每个拉手条安装舱体的尺寸是相同的，理论上所设计的拉手条舱体间相互位置也是相同的，为了保证拉手条在其舱体中可靠安装并与其电气联接可靠，图2中拉手条舱体的设计也具有较高的位置精度，因此借助拉手条箱体自身较高的位置精度，基于标定简洁、可行的指导思想，确定了如下的机器人目标操作位置标定方法，其具体工作原理如下(这里只介绍一个拉手条箱体的标定方法，另一个箱体的标定方法与此相同)：

首先将机器人和拉手条箱体可靠紧固安装于硬盘阵列柜中，并保证拉手条箱体中四个箱角处已安装拉手条，如果按照标准的拉手条位置编号，如图2所示，第0、3、20、23号拉手条必须插入。机器人末端操作工具如图3所示，在标定过程中，首先控制机器人末端到达0号拉手条位置附近，然后微调机器人末端工具位置，使末端工具与0号拉手条的位置关系达到在常人的视觉观察下，末端工具与0号拉手条的位置关系必须大致满足如下三种要求：

1、目测使机器人末端工具顶面与拉手条顶面平齐；

2、目测使机器人末端工具右侧面与拉手条右侧面(面对拉手条方向)平齐；

3、目测使机器人末端工具前端面与拉手条前端面(面对拉手条方向)刚好贴合。

在满足上述三种位置要求后，可记录下此时0号拉手条处机器人的末端工具空间X、Y、Z位置，同理控制机器人末端工具分别到达3、20、23号拉手条处，按照标定0号盘方法依次记录机器人的末端工具空间X、Y、Z位置，由于每行、每列的拉手条舱体尺寸均相同，并且都是等间隔分布，因此可以根据四个角的拉手条的目标操作位置计算得到所有拉手条的目标操作位置。

具体计算过程如下：

假定通过上述标定得到的拉手条箱体中第0、3、20、23号拉手条标定位置分别对应为：(X₀、Y₀、Z₀)、(X₃、Y₃、Z₃)、(X₂₀、Y₂₀、Z₂₀)、(X₂₃、Y₂₃、Z₂₃)，则结合图2中拉手条各舱体间的相对位置，先计算得到第1、2、4、7、8、11、12、15、16和19这10个拉手条的目标操作位置，计算方法分别为：

第0号、第1号、第2号、第3号拉手条的目标操作位置计算公式如下：

公式(1)中i取0、1、2、3分别代表第0号、第1号、第2号、第3号拉手条。

第20号、第21号、第22号、第23号拉手条的目标操作位置计算公式如下：

公式(2)中i取20、21、22、23分别代表第20号、第21号、第22号、第23号拉手条。

第4号、第8号、第12号、第16号拉手条的目标操作位置计算公式如下：

公式(3)中i取4、8、12、16分别代表第4号、第8号、第12号、第16号拉手条。

第7号、第11号、第15号、第19号拉手条的目标操作位置计算公式如下：

公式(4)中i取7、11、15、19分别代表第7号、第11号、第15号、第19号拉手条。

在得到上述第0、1、2、3、4、7、8、11、12、15、16、19、20、23这14个拉手条的目标操作位置后，选用第4号和第7号拉手条的位置，同理可利用公式(1)得到第5、6号拉手条的目标操作位置，同理其余拉手条的目标操作位置也可得到。