机器人的调整方法及装置与流程
本申请涉及但不限于机器人领域，具体而言，涉及一种机器人的调整方法及装置。
背景技术：
在相关技术中，本项目属于工业机器人本体设计中的精度设计领域。机器人具有良好的重复定位精度是机器人绝对定位精度的基础。现代工业机器人普遍具有较高的重复定位精度，但是机器人的绝对定位精度比较低，相关技术中国际上还没有机器人绝对定位精度的参考标准，机器人厂商一般给出的都是机器人重复性定位精度。目前在工业机器人本体设计中，关于重复定位精度的保证都是通过提高所有零部件加工和装配精度对重复定位精度进行定性分析，不利于成本控制，同时不能全面系统的分析机器人重复定位精度，没有相应的数学模型不能对重复定位精度进行定量分析，在生产过程中对重复定位精度难以做到可控。
针对相关技术中调整机器人重复定位误差的方案复杂的问题，目前还没有有效的解决方案。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种机器人的调整方法及装置，以至少解决相关技术中调整机器人重复定位误差的方案复杂的问题。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种机器人的调整方法，包括：依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，其中，重复定位误差用于表示所述机器人在空间处于目标姿态时，多次活动中机器人末端再现位置之间的最大偏差；在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的第二重复定位误差满足所述预设条件。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种机器人的调整装置，包括：获取模块，用于依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，其中，重复定位误差用于表示所述机器人在空间处于目标姿态时，多次活动中机器人末端再现位置之间的最大偏差；调整模块，用于在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的第二重复定位误差满足所述预设条件。
根据本申请的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本申请的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本申请，依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的重复定位误差符合第一预设条件，采用上述方案，通过大量分析，准确获取对机器人的重复定位误差影响较大的关节参数，及时调整这些参数，以保证机器人的重复定位误差。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例的一种机器人的调整方法的计算机终端的硬件结构框图；
图2是根据本申请实施例的机器人的调整方法的流程图；
图3是根据本申请另一个实施例的gr625机器人各关节的尺寸示意图；
图4是根据本申请另一个实施例的机器人在整个工作空间的重复定位精度分布示意图一；
图5是根据本申请另一个实施例的机器人在整个工作空间的重复定位精度分布示意图二；
图6是根据本申请另一个实施例的最低重复定位精度机器人姿态示意图；
图7是根据本申请另一个实施例的最低重复定位精度姿态分布图；
图8是根据本申请另一个实例的关节随机运动误差半公差带带宽对重复定位精度的影响示意图；
图9是根据本申请另一个实施例的机器人一个关节尺寸对重复定位精度的影响示意图；
图10是根据本申请另一个实施例的机器人所有关节尺寸对重复定位精度的影响示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例一
本申请实施例一所提供的方法实施例可以在计算机终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端上为例，图1是本申请实施例的一种机器人的调整方法的计算机终端的硬件结构框图，如图1所示，计算机终端10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的机器人的调整方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(networkinterfacecontroller，nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(radiofrequency，rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
在本实施例中提供了一种机器人的调整方法，图2是根据本申请实施例的机器人的调整方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤s202，依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，其中，重复定位误差用于表示所述机器人在空间处于目标姿态时，多次活动中机器人末端再现位置之间的最大偏差；
步骤s204，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的第二重复定位误差满足所述第一预设条件。
关节参数包括：关节活动夹角，关节之间的距离，关节偏置距离。
通过上述步骤，依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的重复定位误差符合第一预设条件，采用上述方案，通过大量分析，准确获取对机器人的重复定位误差影响较大的关节参数，及时调整这些参数，以保证机器人的重复定位误差。
重复定位误差可以用于描述重复定位精度，所述重复定位精度为机器人末端在工作空间中生成的最大重复定位误差。
可选地，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，包括：在所述第一重复定位误差大于阈值时，调整所述第一关节参数的取值。
可选地，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值之后，获取调整所述第一关节参数的取值为第二取值；依据所述第二取值设置所述机器人，获取所述机器人的第二重复误差，检测所述第二重复误差是否符合所述第一预设条件。
可选地，依据第一关节参数的第一取值设置机器人之前，在多个关节参数中，获取对所述重复定位误差的影响效果符合第二预设条件的关节参数，确定为所述第一关节参数。
可选地，在多个关节参数中，获取对所述重复定位误差的影响效果符合第二预设条件的关节参数，确定为所述第一关节参数，包括：多次控制机器人在工作空间内活动，并获取每次重复定位误差最低姿态多个关节的关节活动角度的取值，其中，机器人末端位于工作空间边界时所述机器人的重复定位误差最低；在多次活动中的机器人处于所述最低姿态时，关节活动角度的取值变化小于预设范围的为第一关节，所述第一关节参数为所述第一关节的关节活动角度。
可选地，在多个关节参数中，获取对所述重复定位误差的影响效果符合第二预设条件的关节参数，确定为所述第一关节参数，包括：获取多个关节的随机运动误差公差带带宽影响所述重复定位误差的第一比例系数，其中，所述随机运动误差公差带带宽用于表示所述关节的稳定性；获取所述第一比例系数大于阈值的关节为第一关节，所述第一关节的随机运动误差公差带带宽所述第一关节参数。
伺服电机在实际应用中其重复定位精度约为编码器分辨率的5-10倍，该误差经减速机会反映到机器人的关节运动误差上。在设计机器人时，我们可以将伺服电机编码器的分辨率p的和减数比r为变量作为关节随机运动误差半公差带带宽的估算值，即：
由上述公式可以获取随机运动误差公差带带宽。
可选地，在多个关节参数中，获取对所述重复定位误差的影响效果符合第二预设条件的关节参数，确定为所述第一关节参数，包括：获取多个关节的关节尺寸影响所述重复定位误差的第二比例系数；获取所述第二比例系数大于阈值的关节为第一关节，所述第一关节的关节尺寸为所述第一关节参数。
可选地，获取关节参数对机器人的重复定位精度的影响规则，包括：通过以下公式确定重复定位精度rp与所述机器人的关节参数的关系：
通过所述公式获取多个关节的关节参数对机器人的重复定位精度的影响规则。
下面结合本申请另一个实施例进行说明。
因此，相关技术中亟需开发一套机器人的重复定位精度的计算方法，实现对相关参数误差造成的重复定位精度影响进行定量分析，从而去指导研发和生产。
本申请另一个实施例意在解决目前在工业机器人本体设计中，关于重复定位精度的保证都是通过提高所有零部件加工和装配精度对重复定位精度进行定性分析，不利于成本控制，同时不能全面系统的分析机器人重复定位精度，没有相应的数学模型不能对重复定位精度进行定量分析，在生产过程中对重复定位精度难以做到可控的问题。
本申请另一个实施例以gr625机器人对本申请进行举例说明，但并不构成对本申请的限制。
1.机器人重复定位精度的数学模型
以gr625机器人为例建立其重复定位精度的数学模型，图3是根据本申请另一个实施例的gr625机器人各关节的尺寸示意图，如图3所示，单位可以是毫米。可以得到机器人标准dh参数如表1所示，表1是根据相关技术中的gr625机器人模型参数表，表1中的关节1、2、3、4、5、6分别为图3中的gr625机器人从上到下的六个关节。
表1
机器人末端的误差来源可分为三类，第一类为机器人由于制造、装配等造成的几何误差，第二类为由于温度、齿轮啮合、关节的柔性等造成的非几何误差，第三类为伺服系统的不稳定性和编码器分辨率以及关节间隙等造成的随机误差。其中几何误差约占机器人末端总误差的90％，其余的误差约占10％。机器人的重复定位精度主要受随机误差的影响，而几何误差为静态误差不会影响机器人的重复定位精度。
基于以上事实建立机器人重复定位精度数学模型。引用机器人的速度分析方法，可得机器人末端姿态误差与各关节随机运动误差之间的关系为：
dt＝jdθ公式(1)
其中dt为末端姿态误差，j为雅可比矩阵，取决于机器人所在的空间姿态，dθ为各关节随机运动误差。
根据多维随机变量线性函数的性质，当dθ1，dθ2，dθ3，dθ4，dθ5，dθ6相互独立时，末端姿态误差的均方差
关节随机运动误差分布状态主要由机器人所使用的伺服系统决定，对于应用较为广泛的装有编码器的伺服驱动系统，关节随机运动误差服从均值为0的正态分布。当机器人处于某个确定的姿态时，雅可比矩阵为常量，所以机器人末端位置误差dx,dy,dz也服从均值为0的正态分布，即：
dx～n(0,σx2)dy～n(0,σy2)dz～n(0,σz2)
根据正态分布随机变量的3σ原理，可知：
dx∈[-3σx,3σx]
若用重复定位误差rp表示机器人在空间某一姿态时，一系列末端再现位置之间的最大偏差，则：
若用δθj表示关节j的随机运动误差半公差带带宽，则：
δθj＝3σj
定义重复定位精度rp为机器人末端在整个工作空间中最大重复定位误差，则：
其中ω为机器人的工作空间。
2.机器人空间姿态对重复定位精度的影响
当关节随机运动误差半公差带带宽δθj一定时，机器人在空间不同的姿态其重复定位精度不一样。以gr625机器人为例，均匀采集机器人在空间中所有的姿态，计算机器人末端在整个工作空间的重复定位精度，计算结果如图4所示，图4是根据本申请另一个实施例的机器人在整个工作空间的重复定位精度分布示意图一，图5是根据本申请另一个实施例的机器人在整个工作空间的重复定位精度分布示意图二，在图4和图5中，边缘区域的重复定位精度最低，靠近图中央的区域的重复定位精度较高，可以得出，当机器人末端位于工作空间边界时其重复定位精度最低，靠近机器人中间部位的地方其重复定位精度较高。
机器人重复定位精度最低时的姿态如图6所示，图6是根据本申请另一个实施例的最低重复定位精度机器人姿态示意图，如图6所示，此时机器人的末端达到工作空间的边界。多次计算机器人在整个工作空间的重复定位精度并找出重复定位精度最低时的机器人姿态，对姿态数据进行统计分析，机器人各关节角度数据如图7所示，图7是根据本申请另一个实施例的最低重复定位精度姿态分布图，如图7所示，从左至右的六栏依次为θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ6，在机器人处于最低重复定位精度姿态时，θ2,θ3,θ5集中在某一确定值附近，而θ1,θ4,θ6呈均匀分布，由此我们可以推测θ1,θ4,θ6对机器人最低重复定位精度姿态没有影响。
3.关节随机运动误差的公差带带宽对重复定位精度的影响
以gr625机器人为例，取以上分析所得θ*＝[0,0,-82.6°,0,0,0]作为分析关节随机运动误差半公差带带宽对重复定位精度影响的基准姿态。各关节运动误差半公差带带宽比例系数k变化范围为0.5～4。令δθj＝0.0002°，根据公式4计算得到的重复定位误差与运动误差半公差带带宽比例系数关系如图8所示，图8是根据本申请另一个实例的关节随机运动误差半公差带带宽对重复定位精度的影响示意图，如图8所示，δθ1,δθ2,δθ3对重复定位精度影响较大，且随着半公差带带宽的增加而增加，其中δθ1对重复定位精度影响最大，其次为δθ2，再次为δθ3。δθ4,δθ5,δθ6对重复定位精度影响不大。由此提示我们在设计机器人重复定位精度时，重点考虑提高前三关节的稳定性。
伺服电机在实际应用中其重复定位精度约为编码器分辨率的5-10倍，该误差经减速机会反映到机器人的关节运动误差上。在设计机器人时，我们可以将伺服电机编码器的分辨率p的和减数比r为变量作为关节随机运动误差半公差带带宽的估算值，即：
4.机器人关节尺寸对重复定位精度的影响
机器人尺寸对重复定位精度有影响。一般来说，机器人的尺寸越大其重复定位精度越差。现以gr625机器人为例，将机器人各关节尺寸作为影响机器人重复定位精度的影响因素。取以上分析所得
图10是根据本申请另一个实施例的机器人所有关节尺寸对重复定位精度的影响示意图，当所有关节均成比例变化时，如图10所示，机器人的重复定位精度也成比例变化。
上述以gr625机器人为例，对本申请中的计算方法进行了计算实例。需要注意的是，不同机器人的参数不一样，计算结果会有所差异。
1.本申请以伺服电机编码器分辨率为影响因素分析了其对重复定位精度的影响，计算结果显示前三轴的电机控制精度对重复定位精度影响较大，而后三轴对重复定位精度影响较小。
2.本申请以机器人关节尺寸为影响因素分析了其对重复定位精度的影响，计算结果显示d4和a2的大小对重复定位精度影响最大，其余尺寸影响较小。
采用上述方案，开发了一套机器人的重复定位精度的计算方法，实现对相关参数误差造成的重复定位精度影响进行定量分析，从而指导研发和生产。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献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(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
实施例二
在本实施例中还提供了一种机器人的调整装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
根据本申请的另一个实施例的，还提供了一种机器人的调整装置，包括：
获取模块，用于依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，其中，重复定位误差用于表示所述机器人在空间处于目标姿态时，多次活动中机器人末端再现位置之间的最大偏差；
调整模块，用于在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的第二重复定位误差满足所述预设条件。
通过本申请，依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的重复定位误差符合第一预设条件，采用上述方案，通过大量分析，准确获取对机器人的重复定位误差影响较大的关节参数，及时调整这些参数，以保证机器人的重复定位误差。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例三
本申请的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
s1，依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，其中，重复定位误差用于表示所述机器人在空间处于目标姿态时，多次活动中机器人末端再现位置之间的最大偏差；
s2，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的第二重复定位误差满足所述第一预设条件。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输装置以及输入输出设备，其中，该传输装置和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
s1，依据第一关节参数的第一取值设置机器人，获取所述机器人的第一重复定位误差，其中，重复定位误差用于表示所述机器人在空间处于目标姿态时，多次活动中机器人末端再现位置之间的最大偏差；
s2，在所述第一重复定位误差不满足第一预设条件的情况下，调整所述第一关节参数的取值，以使得调整后的机器人的第二重复定位误差满足所述第一预设条件。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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