一种双机器人协作同步的方法、系统、装置和存储介质与流程

本发明涉及多机器人间协作技术，尤其涉及一种双机器人协作同步的方法、系统、装置和存储介质。

背景技术：

目前工业机器人在生产制造领域应用广泛。在大型搬运领域，人工搬运费时费力，工业机器人由于自身的工作空间限制，对于大型工件不能很好的发挥优势。双机协同模式，可是该问题得到解决；但难点在于，两台甚至多台机器人之间的同步功能及精度，目前尚没有相应的技术方案解决控制精度低的问题。

名词解释：

tcp：工具坐标系。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种双机器人协作同步的方法、系统、装置和存储介质，解决现有技术中多机器人同步跟随及精度不高的问题。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种双机器人协作同步的方法，包括以下步骤：

获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示；

结合获得的第一表示将从机器人末端tcp坐标同步跟随到主机器人tcp末端，从而实现主机器人和从机器人同步。

进一步，所述获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示这一步骤，具体包括以下步骤：

选取n个点；

将主机器人的末端分别移动至该n个点的位置，获取对应的n个在主机器人的基坐标系下对应的第一坐标值，根据获得的第一坐标值建立第一标定坐标系；

将从机器人的末端分别移动至该n个点的位置，获取对应的n个在从机器人的基坐标系下对应的第二坐标值，根据获得的第二坐标值建立第二标定坐标系；

结合第一标定坐标系和第二标定坐标系获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示；

其中，所述n≥3。

进一步，所述选取n个点这一步骤具体为：

在空中选取3个点，且该3个点两两之间的距离近似相等。

进一步，所述结合获得的第一表示将从机器人末端tcp坐标同步跟随到主机器人tcp末端，从而实现主机器人和从机器人同步这一步骤，具体包括以下步骤：

对主机器人末端的tcp坐标系到主机器人基坐标系的位姿矩阵进行求逆后，获得主机器人基坐标系到主机器人末端的tcp坐标系的第二表示；

结合第一表示和第二表示获取从机器人tcp坐标系在主机器人末端tcp坐标系的第三表示；

根据第三表示更新从机器人坐标值，从而实现主机器人和从机器人同步。

进一步，所述根据第三表示更新从机器人坐标值，从而实现主机器人和从机器人同步这一步骤，具体包括以下步骤：

根据第三表示获取从机器人tcp末端在主机器人基坐标下的第四表示；

根据第四表示获取从机器人tcp末端在从机器人基坐标下的第五表示，根据第五表示实现主机器人和从机器人同步。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种双机器人协作同步的系统，包括：

双机器人标定模块，用于获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示；

双机器人同步模块，用于结合获得的第一表示将从机器人末端tcp坐标同步跟随到主机器人tcp末端，从而实现主机器人和从机器人同步。

进一步，所述双机器人标定模块包括：

选点单元，用于选取n个点；

第一标定单元，用于将主机器人的末端分别移动至该n个点的位置，获取对应的n个在主机器人的基坐标系下对应的第一坐标值，根据获得的第一坐标值建立第一标定坐标系；

第二标定单元，用于将从机器人的末端分别移动至该n个点的位置，获取对应的n个在从机器人的基坐标系下对应的第二坐标值，根据获得的第二坐标值建立第二标定坐标系；

第三标定单元，用于结合第一标定坐标系和第二标定坐标系获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示；

其中，所述n≥3。

进一步，所述选点单元具体用于在空中选取3个点，且该3个点两两之间的距离近似相等。

本发明所采用的第三技术方案是：

一种双机器人协作同步的装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。

本发明所采用的第四技术方案是：

一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

本发明的有益效果是：本发明通过采用主机器人的基坐标系来表示从机器人基坐标，并结合第一表示和主机器人tcp末端的变化实时地获得从机器人末端tcp坐标，根据获得的坐标实时控制从机器人，从而时从机器人能够实时地跟随主机器人，并实现高精确度地同步。

附图说明

图1是具体实施例中一种双机器人协作同步的方法的步骤流程图；

图2是具体实施例中进行空中选点的示意图；

图3是具体实施例中主机器人和从机器人之间的坐标系；

图4是具体实施例中一种双机器人协作同步的系统的结构框图。

具体实施方式

如图1所示本发明提供了一种双机器人协作同步的方法，包括以下步骤：

s1、获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示；

s2、结合获得的第一表示将从机器人末端tcp坐标同步跟随到主机器人tcp末端，从而实现主机器人和从机器人同步。

在本实施例中，所述双机器人的意思是包括主机器人和从机器人，所述主机器人的数目为一台，所述从机器人的数目可以为一台，也可以为多台。通过采用主机器人的基坐标系来表示从机器人基坐标，并结合第一表示和主机器人tcp末端的变化实时地获得从机器人末端tcp坐标，根据获得的坐标实时控制从机器人，从而时从机器人能够实时地跟随主机器人，并实现高精确度地同步。

其中，步骤s1具体包括步骤s11～s14：

s11、选取n个点；其中，所述n≥3。

s12、将主机器人的末端分别移动至该n个点的位置，获取对应的n个在主机器人的基坐标系下对应的第一坐标值，根据获得的第一坐标值建立第一标定坐标系；

s13、将从机器人的末端分别移动至该n个点的位置，获取对应的n个在从机器人的基坐标系下对应的第二坐标值，根据获得的第二坐标值建立第二标定坐标系；

s14、结合第一标定坐标系和第二标定坐标系获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述n＝3，即步骤s11具体为在空中选取3个点，且该3个点两两之间的距离近似相等。具体地，将3个顶点设置为等边三角形的顶点，能够提高标定的精度。其中，该3个点两两之间的距离近似相等的方案也属于本方案保护范围之内。

其中，步骤s2具体包括步骤s21～s23：

s21、对主机器人末端的tcp坐标系到主机器人基坐标系的位姿矩阵进行求逆后，获得主机器人基坐标系到主机器人末端的tcp坐标系的第二表示；

s22、结合第一表示和第二表示获取从机器人tcp坐标系在主机器人末端tcp坐标系的第三表示；

s23、根据第三表示更新从机器人坐标值，从而实现主机器人和从机器人同步。

步骤s23具体包括步骤a1～a2：

a1、根据第三表示获取从机器人tcp末端在主机器人基坐标下的第四表示；

a2、根据第四表示获取从机器人tcp末端在从机器人基坐标下的第五表示，根据第五表示实现主机器人和从机器人同步。

以下结合图2和图3对上述实施例方法进行详细说明。

第一步，在主机器人及从机器人末端安装标定杆，并标定各自的tcp坐标系；

第二步，在空间选取3个点，在空间选取3个点，将主从机器人末端点对点取点，在主机器人下表示为qm1、qm2、qm3，在从机器人下表示为qs1、qs2、qs3，三个点近似成三角形分布。

第三步，以qm1、qm2、qm3，计算空间圆的圆心ocm，以的方向为x方向；以方向为z方向，建立标定坐标系^mtc；

第四步，以qs1、qs2、qs3，计算空间圆的圆心ocs，以的方向为x方向；以方向为z方向，建立标定坐标系^stc；

第五步，对求出的位姿矩阵^stc进行求逆，得到从机器人基坐标系{s}到标定坐标系{c}的表示通过坐标换算，计算出从机器人基坐标在主机器人坐标系下的表示

第六步，对主机器人末端的tcp坐标系{tm}到主机器人基坐标系{m}的位姿矩阵^mttm进行求逆，得到主机器人基坐标系{m}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的表示

第七步，计算从机器人tcp坐标系在主机器人末端tcp坐标系的表示^tmtts；

其中，

第八步，实时计算更新从机器人坐标值，实现实时同步功能；其中，第八步具体包括以下步骤1和步骤2。

步骤1、计算从机器人tcp末端在主机器人基坐标下的表示^mtts＝^mttm^tmtts；

步骤2、计算从机器人tcp末端在从机器人基坐标下的表示

通过可实时获得从机器人tcp末端的表示，从而实现实时跟随。

其中，^mtc为标定坐标系{c}到主机器人基坐标系{m}下的位姿变换矩阵，

^stc为标定坐标系{c}到从机器人基坐标系{m}下的位姿变换矩阵，

为从机器人基坐标系{m}到标定坐标系{c}到下的位姿变换矩阵，

^mts为从机器人基坐标{s}到主机器人基坐标系{m}下的位姿变换矩阵，

^tmtts为从机器人末端的tcp坐标系{ts}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的位姿变换矩阵，

^mttm为主机器人末端的tcp坐标系{tm}到主机器人基坐标系{m}的位姿变换矩阵，

为主机器人基坐标系{m}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的位姿变换矩阵，

^stts为从机器人末端tcp坐标系{ts}到从机器人基坐标系{s}的位姿变换矩阵，

^mtts为从机器人末端的tcp坐标系{ts}到主机器人基坐标系{m}的位姿变换矩阵，

^stts为从机器人末端的tcp坐标系{ts}到从机器人基坐标系{s}的位姿变换矩阵，

为主机器人基坐标系{m}到从机器人末端的tcp坐标系{ts}的位姿变换矩阵，

^cts为从机器人基坐标系{s}到标定坐标系{c}的位姿变换矩，

^tmtm为主机器人基坐标系{m}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的位姿变换矩阵。

本实施例可以有效快速的对两台机器人进行同步标定，同时提高标定精度，并且降低标定取点过程中的人为误差，符合实际生产的需要。

如图4所示，本实施例还提供了一种双机器人协作同步的系统，包括：

双机器人标定模块，用于获取从机器人的基坐标在主机器人的基坐标系下的第一表示；

双机器人同步模块，用于结合获得的第一表示将从机器人末端tcp坐标同步跟随到主机器人tcp末端，从而实现主机器人和从机器人同步。

具体地，所述双机器人标定模块包括：

1、分别标定主机器人和从机器人各自的末端tcp坐标系；

2、在空间选取3个点，将主从机器人末端点对点取点，在主机器人下表示为qm1、qm2、qm3，在从机器人下表示为qs1、qs2、qs3，三个点近似成三角形分布，以提高保定精度。

3、以qm1、qm2、qm3，计算空间圆的圆心ocm，以的方向为x方向；以方向为z方向，求出坐标系{c}在主机器人的位姿矩阵，建立标定坐标系^mtc；

4、以qs1、qs2、qs3，计算空间圆的圆心ocs，以的方向为x方向；以方向为z方向，求出坐标系{c}在从机器人基坐标系下的位姿矩阵，建立标定坐标系^stc；

5、对求出的位姿矩阵^stc进行求逆，得到从机器人基坐标系{s}到标定坐标系{c}的表示通过坐标换算，计算出从机器人基坐标在主机器人坐标系下的表示

其中，所述双机器人同步模块包括：

1、对主机器人末端的tcp坐标系{tm}到主机器人基坐标系{m}的位姿矩阵^mttm进行求逆，得到主机器人基坐标系{m}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的表示

2、计算从机器人tcp坐标系在主机器人末端tcp坐标系的表示^tmtts；

其中，

3、实时计算更新从机器人坐标值，实现实时同步功能。具体地，包括步骤1和步骤2：

步骤1、计算从机器人tcp末端在主机器人基坐标下的表示^mtts＝^mttm^tmtts；其中^tmtts矩阵为第一步计算出的从机器人tcp坐标系在主机器人tcp坐标系的表示，同步的时刻计算一次后，该矩阵为一个固定的已知矩阵，后续无需再次计算；

步骤2、计算从机器人tcp末端在从机器人基坐标下的表示由此得到从机器人在主机器人下的每个周期的同步跟随方法。

其中,^mtc为标定坐标系{c}到主机器人基坐标系{m}下的位姿变换矩阵，

^stc为标定坐标系{c}到从机器人基坐标系{m}下的位姿变换矩阵，

为从机器人基坐标系{m}到标定坐标系{c}到下的位姿变换矩阵，

^mts为从机器人基坐标{s}到主机器人基坐标系{m}下的位姿变换矩阵，

^tmtts为从机器人末端的tcp坐标系{ts}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的位姿变换矩阵，

^mttm为主机器人末端的tcp坐标系{tm}到主机器人基坐标系{m}的位姿变换矩阵，

为主机器人基坐标系{m}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的位姿变换矩阵，

^stts为从机器人末端tcp坐标系{ts}到从机器人基坐标系{s}的位姿变换矩阵，

^mtts为从机器人末端的tcp坐标系{ts}到主机器人基坐标系{m}的位姿变换矩阵，

^stts为从机器人末端的tcp坐标系{ts}到从机器人基坐标系{s}的位姿变换矩阵，

为主机器人基坐标系{m}到从机器人末端的tcp坐标系{ts}的位姿变换矩阵，

^cts为从机器人基坐标系{s}到标定坐标系{c}的位姿变换矩，

^tmtm为主机器人基坐标系{m}到主机器人末端的tcp坐标系{tm}的位姿变换矩阵。

通过上述系统可以有效快速的对两台机器人进行同步标定，同时提高标定精度，并且降低标定取点过程中的人为误差，符合实际生产的需要。

本实施例还提供了一种双机器人协作同步的装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。

本实施例的一种双机器人协作同步的装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种双机器人协作同步的方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

本实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

本实施例的一种存储介质，可执行本发明方法实施例所提供的一种双机器人协作同步的方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。