控制器性能检测方法及系统与流程

本发明涉及机器人
技术领域：
，尤其是涉及一种控制器性能检测方法及系统。
背景技术：
：近几年机器人发展迅猛，应用越来越广。工业和一些特殊领域对机器人技术要求也越来越高。控制器是机器人核心部件，其功能和性能好坏直接决定了机器人的功能和性能。传统检测机器人控制器的方法有：采用控制器+实物机器人进行测试，用仪器或者传感器进行检测，获得数据进行计算分析，最后进行评价。存在实物机器人引入误差对控制器性能影响较大；因控制器种类多，无法直接同一个实物机器人匹配，其结果无参考性，无法比较其性能。缺点是真实机器人占地空间大，过程繁琐，检测和评价方法不全面，也没有形成标准化和程序化。针对上述传统机器人控制器检测方法存在的问题，发明了一种控制器性能检测方法及系统，解决以上问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供控制器性能检测方法及系统，以缓解现有技术中传统机器人控制器检测方法需要真实机器人存在的占地空间大，过程繁琐，检测和评价方法不全面的问题，能够简化测试方法，提高工作效率，此外能够较为全面的检测和评价控制器性能，有利于检测方法和评价标准的标准化和程序化。第一方面，本发明实施例提供了一种控制器性能检测方法，其中，包括：采集控制器的控制性能信息；对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息；根据评价标准对所述运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息；将所述运动学参数信息与所述评价结果信息输出显示。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集控制器的控制性能信息包括：采集控制器的第一输出信息，并对所述第一输出信息进行转换，生成第二输出信息；对所述第二输出信息进行统计与计时，得到所述运动指令。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述控制性能信息包括位姿信息，所述运动学参数信息包括重复定位精度信息，所述对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息包括：设定第一测试预设条件，所述第一预设条件包括第一负载值、第一速度阈值、预设位置信息和第一循环次数；根据所述第一测试预设条件控制机器人进行位置移动，得到所述位姿信息；对所述位姿信息进行多次分析计算，得到所述重复定位精度信息。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制性能信息包括拟合直线信息，所述运动学参数信息包括空间直线轨迹精度信息，所述对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息包括：设定第二测试预设条件，第二测试预设条件包括第二负载值、第二速度阈值、预设直线信息和第二循环次数；根据所述第二测试预设条件控制机器人进行直线移动，得到所述拟合直线信息；对所述拟合直线信息进行分析计算，得到所述空间直线轨迹精度信息。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述控制性能信息包括拟合圆弧信息，所述运动学参数信息包括空间圆弧轨迹精度信息，所述对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息包括：设定第三测试预设条件，所述第三测试预设条件包括第三负载值、第三速度阈值、预设直径信息和第三循环次数；根据所述第三测试预设条件控制机器人进行圆弧移动，得到所述拟合圆弧信息；对所述拟合圆弧信息进行分析计算，得到所述空间圆弧轨迹精度信息。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制性能信息包括电机实际转角信息和电机理论转角信息，所述运动学参数信息包括位置控制精度信息，所述根据控制算法对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息包括：采集控制器的脉冲信息，并根据所述脉冲信息计算得到所述电机实际转角信息；设定首末位置点信息，并根据所述首末位置点信息采集电机转角信息；根据所述电机转角信息得到所述电机理论转角信息；根据所述控制算法对所述电机实际转角信息和所述电机理论转角信息进行偏差计算，得到所述位置控制精度信息。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：根据所述评价结果信息对所述第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。第二方面，本发明实施例还提供一种控制器性能检测系统，其中，包括：采集单元，用于采集控制器的控制性能信息；控制检测单元，用于对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息；评价单元，用于根据评价标准对所述运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息；显示单元，用于将所述运动学参数信息与所述评价结果信息输出显示。结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集单元包括：多路转换器，用于采集控制器的第一输出信息，并对所述第一输出信息进行转换，生成第二输出信息；数据采集系统，用于对所述第二输出信息进行统计与计时，得到所述控制性能信息。结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述系统还包括：控制器，用于根据所述评价结果信息对所述第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的控制器性能检测方法及系统，包括采集控制器的控制性能信息，对所述控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息，根据评价标准对所述运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息，将所述运动学参数信息与所述评价结果信息输出显示。本发明可以简化测试方法，提高工作效率。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例一提供的控制器性能检测方法流程图；图2为本发明实施例二提供的采集控制器的控制性能信息步骤的具体流程图；图3为本发明实施例三提供的控制器测试平台结构示意图；图4为本发明实施例四提供的控制器性能检测系统示意图。图标：100-采集单元；110-多路转换器；120-数据采集系统；200-控制检测单元；300-评价单元；400-显示单元；500-控制器。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。目前，对机器人控制器性能的测试中，没有单项性能检测与评价方法手段，这样在实际测试中，对控制器的多项性能指标进行测试时需要多次调用相匹配的测试程序，经过非常繁琐的操作程序才能完成对各项性能的测试和评价。基于此，本发明实施例提供的控制器性能检测方法及系统，可以简化测试方法，提高工作效率。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的控制器性能检测方法进行详细介绍。实施例一：图1为本发明实施例一提供的控制器性能检测方法流程图。参照图1，控制器性能检测方法包括如下步骤：步骤s110，采集控制器的控制性能信息。具体的，由于待测量控制器具有多种品牌或型号，其输出的数据具有多种通信标准，因此为了进行正常数据通讯，需要提供有对数据进行转换的中间设备，在这里为多路转换器。多路转换器将控制器的输出信息进行处理并匹配发送至数据采集系统；数据采集系统对控制器的输出信息进行分析处理，获取到控制器实际输出的运动指令。根据机器人不同的移动过程，运动指令对应有不同的控制性能信息，比如位姿、直线、圆弧和位置控制等方面的信息。步骤s120，对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息。具体的，通过控制电脑安装调用与控制性能信息相匹配测试工具包，测试工具包中含有控制算法，根据控制算法对对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息。控制算法可以为包括运动学公式的计算程序，运动学参数信息包括末端位置、速度、加速度、转角、角速度、角加速度、运动轨迹等多种参数。步骤s130，根据评价标准对运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息；具体的，通过评价程序，按照统计、计算和参照方面的评价标准对运动学参数信息进行评价，输出评价结果信息。另外，评价结果信息可以反馈给控制器，以使控制器在运动过程中根据反馈的评价结果信息对输出的数据信息进行调整。步骤s140，将运动学参数信息与评价结果信息输出显示。具体的，运动学参数信息与评价结果信息可以以图表、评价表、三维图形或其他方式在显示系统的界面上进行展示。实施例二：图2为本发明实施例二提供的采集运动指令方法流程图。参照图2，控制器性能检测方法中步骤s110的实现包括如下步骤：步骤s210，采集控制器的第一输出信息，并对第一输出信息进行转换，生成第二输出信息；步骤s220，对第二输出信息进行统计与计时，得到控制性能信息。具体的，多路转换器直接获取控制器的第一输出信息，将第一输出信息转换为与数据采集系统相匹配的第二输出信息，完成通讯标准的转换并将第二输出信息传输至数据采集系统；数据采集系统具有a/d输入、d/a输出、计时/定时器及其他多种工作模块，能够完成对第二输出信息的分析(统计、计时、计算等)，得到控制性能信息。另外，控制器性能检测方法还包括如下步骤：根据评价结果信息对第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。具体的，控制电脑将评价结果信息反馈给控制器，控制器在运动过程中根据反馈的评价结果信息对第一输出信息进行调整(例如调整输出信息的脉冲周期等)，生成第三输出信息。控制器运动控制测试主要包括重复定位精度测试、直线轨迹精度测试、空间圆弧轨迹精度测试和位置控制准确度测试四方面内容。针对以上四方面内容，对控制器性能检测方法中步骤s120做具体的展开描述。在控制性能信息包括位姿信息，运动学参数信息包括重复定位精度信息的情况下，控制器性能检测方法中步骤s120的实现可以包括如下步骤：首先，设定第一测试预设条件，该第一预设条件包括第一负载值、第一速度阈值、预设位置信息和第一循环次数。具体的，第一测试预设条件如表1所示。表1负载速度位置循环次数0％额定负载50％、100％额定速度p1-p2-p3-p4-p530其次，根据第一测试预设条件控制机器人进行位置移动，得到位姿信息。具体的，测量方法从p1开始，机器人依次移动到p5、p4、p3、p2、p1循环测量30次，每次在到达端进行测量，得到位姿信息。最后，根据控制算法对位姿信息进行多次分析计算，得到重复定位精度信息。具体的，在第一速度阈值为50％和100％额定速度的情况下，分两组依次记录p5、p4、p3、p2和p1的重复精度值，并分别计算平均值和最大值，以此分析得到重复定位精度信息。在控制性能信息包括拟合直线信息，运动学参数信息包括空间直线轨迹精度信息的情况下，控制器性能检测方法中步骤s120的实现还可以包括如下步骤：首先，设定第二测试预设条件，上述第二测试预设条件包括第二负载值、第二速度阈值、预设直线信息和第二循环次数。具体的，第二测试预设条件如表2所示。表2负载速度直线循环次数0％额定负载8m/min，20m/min，40m/minp2-p4-p230％额定负载8m/min，20m/min，40m/minp3-p5-p33其次，根据第二测试预设条件控制机器人进行直线移动，得到拟合直线信息。最后，根据控制算法对拟合直线信息进行分析计算，得到空间直线轨迹精度信息。具体的，从p2开始，机器人移动到p3，再回到p2循环3次。控制器采用自动触发模式采集位置信息，拟合出一条直线，得到拟合直线信息。该直线的最大拟合偏差定为空间直线轨迹精度。p3-p5-p3直线轨迹测试方法同理。在控制性能信息包括拟合圆弧信息，运动学参数信息包括空间圆弧轨迹精度信息的情况下，控制器性能检测方法中步骤s120的实现还可以包括如下步骤：首先，设定第三测试预设条件，第三测试预设条件包括第三负载值、第三速度阈值、预设直径信息和第三循环次数。具体的，第三测试预设条件如表3所示。表3负载速度直径循环次数0％额定负载8m/min，20m/min，40m/min400mm3其次，根据第三测试预设条件控制机器人进行圆弧移动，得到拟合圆弧信息。最后，根据控制算法对拟合圆弧信息进行分析计算，得到空间圆弧轨迹精度信息。具体的，机器人使用圆弧插补算法，轨迹为以p1为圆心，在测试平面内测试轨迹的内切圆，循环三次，控制器采用自动触发模式采集数据，最后拟合一个圆，得到拟合圆弧信息。圆弧的最大拟合偏差定义为空间圆弧轨迹精度。在控制性能信息包括电机实际转角信息和电机理论转角信息，运动学参数信息包括位置控制精度信息的情况下，控制器性能检测方法中步骤s120的实现还可以包括如下步骤：首先，采集控制器的脉冲信息，并根据脉冲信息计算得到电机实际转角信息；其次，设定首末位置点信息，并根据首末位置点信息采集电机转角信息；再次，根据电机转角信息得到电机理论转角信息；最后，根据控制算法对电机实际转角信息和电机理论转角信息进行偏差计算，得到位置控制精度信息。具体的，用3自由度虚拟并联机器人检测控制器的位置控制准确度。设定机器人的首末位置点分别为a和b。采集控制器脉冲信息并计数3路：n1、n2和n3，单位为“个”，对脉冲信息时间计数：t1、t2和t3，单位为“秒”，并采集单个脉冲转角；同时还能够获知首末位置点a和b的电机转角。根据脉冲信息中的路数计数、时间计数和单个脉冲转角，可以求得电机实际转角信息；根据电机转角信息得到电机理论转角信息，即用首末位置点a和b的电机转角做差求得电机理论转角信息为：(α1-β1,α2-β2,α3-β3)；最后，虚拟并联机器人从首位置点a运动到末位置点b电机实际转角与理论转角的偏差为：(|α1-β1-q1|,|α2-β2-q2|,|α3-β3-q3|)，其中，β1、β2和β3为首位置点a的三组电机转角，α1、α2和α3为末位置点b的三组电机转角，q1、q2和q3为三组电机实际转角。电机实际转角与理论转角的偏差值判断末端位置偏差，间接评价控制器的位置控制准确度。实施例三：图3为本发明实施例三提供的控制器测试平台结构示意图。参照图3，控制器测试平台包括供电系统、控制器、电气输入输出装置、多路转换器、数据采集系统、控制电脑、服务器和显示系统，其中，控制电脑中包括虚拟机器人、数据处理系统和测试工具包。供电系统为其他组成部分提供工作电压。电气输入输出装置可采集控制器的其它通用接口输出信号，或仿真外部安全控制器或其它输入信号，如急停按钮。测试仪器主要包括数字示波器、逻辑分析仪和万用表等，主要用于对控制器输出接口电气性能进行测试。多路转换器将不同品牌、型号的机器人控制器输出的数据信息进行处理、匹配发送至数据采集系统进而控制虚拟机器人运动。数据采集系统监控并采集控制器的运动指令。虚拟机器人提供三个测试模型，包括6自由度机器人、scara机器人和delta机器人，可以实现机器人本体运动学、运力学仿真，通过修改参数来模拟真实机器人各种工作状态；还可以实现编码器、安全控制、报警等i/o信号仿真，并可通过制器通用连接设备与控制器进行信号交互；还集成多种通讯协议解析功能，将控制器控制信号转换成虚拟机器人各种运动。控制电脑将控制器输出的运动指令经数据处理系统处理并保存于服务器，在对运动指令进行测试处理的过程中，需要安装调用测试工具包。显示系统用来显示测试过程中的各种数据以及对测试过程的控制，可以包括多个显示器，分别用来显示测试的主界面、测量过程中各种参数配置、测试过程数据及三维仿真机器人图形以及评价结果信息等，并对上述内容可以进行打印设置。虚拟机器人运动过程中可以反馈运行状态到控制器，控制器根据反馈回的评价结果信息，通过自带的控制算法(如pid算法)对下一周期的运动控制信号适当调整。需要说明的是，测试工具包是为支持机器人控制检测的程序系统，能够支持上述运动学测试、报文解析等功能。具体的，1运动学测试工具包以插补运算为例：通过调整“f＝”的数值调整速度的测试。然后用“x＝”和“y＝”从给x、y赋值。然后测试相应的插补运算。2报文解析工具包报文解析主要包含两个核心功能，分别是控制器控制数据提取模块和数据格式转换模块。控制器控制数据提取模块与can接口卡、ethercat从站卡、脉冲信号采集卡、数字信号采集卡提取数据，然后经过数据格式转换模块进行数据格式的转换，转换为统一格式数据输出。实施例四：图4为本发明实施例四提供的控制器性能检测系统示意图。参照图4，控制器性能检测系统包括：采集单元100，用于采集控制器的控制性能信息；控制检测单元200，用于对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息；评价单元300，用于根据评价标准对运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息；显示单元400，用于将运动学参数信息与评价结果信息输出显示。根据本发明的示例性实施例，采集单元100包括：多路转换器110，用于采集控制器的第一输出信息，并对输出信息进行转换，生成第二输出信息；数据采集系统120，用于对第二输出信息进行统计与计时，得到运动指令。根据本发明的示例性实施例，控制器性能检测系统还包括：控制器500，用于根据评价结果信息对第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。本发明实施例所提供的控制器性能检测系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，控制器性能检测系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的控制器性能检测方法及系统，包括采集控制器的控制性能信息，根据控制算法对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息，根据评价标准对运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息，将运动学参数信息与评价结果信息输出显示。本发明可以简化测试方法，提高检测效率，能够实现对控制器单项性能的分别测试。另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。本发明实施例所提供的进行控制器性能检测方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。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。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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通信接口，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。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。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。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。当前第1页12