机器人轨迹精度的补偿方法及装置、存储介质、处理器与流程
本发明涉及机器人应用技术领域，具体而言，涉及一种机器人轨迹精度的补偿方法及装置、存储介质、处理器。
背景技术：
目前，大多数工业机器人的传动方式都为电机加齿轮(或同步带)加减速机的传动结构，由于电机、齿轮(同步带)、减速机都具有一定程度的柔性，机器人在运动过程中，加减速、连杆自重以及负载的变化都会使机器人关节产生变形，进而影响机器人的精度，尤其是轨迹精度。现有的精度标定算法大多都是基于定位精度，补偿d-h参数，这对提高机器人的定位精度效果是很明显的，但是对于提高轨迹精度没有明显的提高。
针对上述相关技术中机器人的轨迹精度较低导致的机器人的适应性较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种机器人轨迹精度的补偿方法及装置、存储介质、处理器，以至少解决相关技术中机器人的轨迹精度较低导致的机器人的适应性较低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人轨迹精度的补偿方法，包括：确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，所述微弹性变形参数为由所述机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差；利用所述微弹性变形参数对所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到所述机器人的各个关节的期望转动角度，其中，所述期望转动角度为所述机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度。
可选地，确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数包括：确定所述机器人的各个关节的关节刚度；获取所述机器人的各个关节的关节力矩；基于所述各个关节的关节刚度以及所述各个关节的关节力矩，确定所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下产生的微弹性变形参数。
可选地，基于所述各个关节的关节刚度以及所述各个关节的关节力矩，确定所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下产生的微弹性变形参数包括：通过第一公式确定所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，所述第一公式为：δθ＝t/k，其中，δθ表示微弹性变形参数，k表示所述各个关节的关节刚度，t表示所述各个关节的关节力矩。
可选地，确定所述机器人的各个关节的关节刚度包括：确定所述机器人的各个关节中的器件的刚度；基于所述机器人的各个关节的器件的刚度确定所述机器人的各个关节的关节刚度。
可选地，所述器件包括以下至少之一：电机，齿轮，减速机。
可选地，在所述器件包括所述齿轮的情况下，确定所述机器人的各个关节的齿轮的刚度包括：确定所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度；根据所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度确定所述机器人的各个关节的齿轮的刚度。
可选地，确定所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度包括：通过第二公式确定所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度，其中，所述第二公式为：
可选地，在所述器件包括：电机，齿轮，减速机的情况下，基于所述机器人的各个关节的器件的刚度确定所述机器人的各个关节的关节刚度包括：通过第三公式确定所述机器人的各个关节的关节刚度，其中，所述第三公式为：
可选地，获取所述机器人的各个关节的关节力矩包括：通过所述机器人的控制器实时读取所述机器人的各个关节的关节力矩。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种机器人轨迹精度的补偿装置，包括：确定单元，用于确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，所述微弹性变形参数为由所述机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差；补偿单元，用于利用所述微弹性变形参数对所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到所述机器人的各个关节的期望转动角度，其中，所述期望转动角度为所述机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度。
可选地，所述确定单元包括：第一确定子单元，用于确定所述机器人的各个关节的关节刚度；获取子单元，用于获取所述机器人的各个关节的关节力矩；第二确定子单元，用于基于所述各个关节的关节刚度以及所述各个关节的关节力矩，确定所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下产生的微弹性变形参数。
可选地，所述第二确定子单元包括：第一确定模块，用于通过第一公式确定所述机器人的各个关节在所述控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，所述第一公式为：δθ＝t/k，其中，δθ表示微弹性变形参数，k表示所述各个关节的关节刚度，t表示所述各个关节的关节力矩。
可选地，所述第一确定子单元包括：第二确定模块，用于确定所述机器人的各个关节中的器件的刚度；第三确定模块，用于基于所述机器人的各个关节的器件的刚度确定所述机器人的各个关节的关节刚度。
可选地，所述器件包括以下至少之一：电机，齿轮，减速机。
可选地，所述第二确定模块包括：第一确定子模块，用于在所述器件包括所述齿轮的情况下，确定所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度；第二确定子模块，用于根据所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度确定所述机器人的各个关节的齿轮的刚度。
可选地，所述第一确定子模块包括：第三确定子模块，用于通过第二公式确定所述机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度，其中，所述第二公式为：
可选地，所述第三确定模块包括：第四确定子模块，用于在所述器件包括：电机，齿轮，减速机的情况下，通过第三公式确定所述机器人的各个关节的关节刚度，其中，所述第三公式为：
可选地，所述获取子单元包括：读取模块，用于通过所述机器人的控制器实时读取所述机器人的各个关节的关节力矩。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的机器人轨迹精度的补偿方法。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的机器人轨迹精度的补偿方法。
在本发明实施例中，采用确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，微弹性变形参数为由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差；利用微弹性变形参数对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到机器人的各个关节的期望转动角度，其中，期望转动角度为机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度的方式，通过本发明实施例提供的机器人轨迹精度的补偿方法，可以基于机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差对机器人的轨迹精度进行补偿，实现了提高机器人的轨迹精度的技术效果，进而解决了相关技术中机器人的轨迹精度较低导致的机器人的适应性较低的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的机器人轨迹精度的补偿方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的可选的机器人轨迹精度的补偿方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的机器人轨迹精度的补偿装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种机器人轨迹精度的补偿方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的机器人轨迹精度的补偿方法的流程图，如图1所示，该机器人轨迹精度的补偿方法包括如下步骤：
步骤s102，确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，微弹性变形参数为由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差。
例如，当机器人需要执行高速焊接任务时，在机器人拥有较高的定位精度情况下，还需要具有较高的轨迹精度。当机器人的各个关节在控制器的作用下受到力后，会产生运动；假如，机器人所受的力为希望机器人旋转90°；由于机器人的各个关节的自身属性使得机器人的各个关节会在柔性的作用下产生转动角度偏差，例如，机器人所受的力会使得机器人的各个关节由于柔性因素实际转动了95°，那么，机器人的各个关节在控制器的作用下产生了5°的微弹性变形，即，由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差为5°。
步骤s104，利用微弹性变形参数对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到机器人的各个关节的期望转动角度，其中，期望转动角度为机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度。
在上述步骤s102由机器人的各个关节的柔性引起了转动角度偏差，那么，若要提高机器人在执行高速焊接任务时的精度，就需要对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，该实际转动角度包括：由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差和机器人的各个关节所受到的力期望机器人的各个关节的转动的角度。即，机器人在受到力时，由于机器人的各个关节的柔性因素，使得机器人的实际转动角度和期望转动角度之间会有一个偏差。在步骤s104中，主要是利用在步骤s102中得到的转动角度偏差对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿。
通过上述步骤，可以确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，微弹性变形参数为由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差；利用微弹性变形参数对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到机器人的各个关节的期望转动角度，其中，期望转动角度为机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度。相对于相关技术中在对机器人进行精度标定时，都仅能基于定位精度补偿d-h参数，仅仅对提高机器人的定位精度起到作用，而对于提高机器人的轨迹精度没有明显的作用，导致机器人对于一些工况，例如，高速焊接、高速轨迹突变跟踪等，可靠性较低。在本发明实施例中，可以基于机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差对机器人的轨迹精度进行补偿，实现了提高机器人的轨迹精度的技术效果，进而解决了相关技术中机器人的轨迹精度较低导致的机器人的适应性较低的技术问题。
在步骤s102中，确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数可以包括：确定机器人的各个关节的关节刚度；获取机器人的各个关节的关节力矩；基于各个关节的关节刚度以及各个关节的关节力矩，确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数。
其中，基于各个关节的关节刚度以及各个关节的关节力矩，确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数可以包括：通过第一公式确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，第一公式为：δθ＝t/k，其中，δθ表示微弹性变形参数，k表示各个关节的关节刚度，t表示各个关节的关节力矩。在该实施例中，通过机器人的各个关节的关节刚度和各个关节的关节力矩可以得到机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，即，转动角度偏差。
具体地，确定机器人的各个关节的关节刚度包括：确定机器人的各个关节中的器件的刚度；基于机器人的各个关节的器件的刚度确定机器人的各个关节的关节刚度。由于机器人的各个关节中会包括多个器件，而由于这多个器件的自身属性可能是不同的，那么，为了提高得到的机器人的各个关节的刚度，可以基于机器人的各个关节的器件的刚度确定机器人的各个关节的关节刚度，从而在很大程度上提高了机器人的各个关节的关节刚度。
优选的，上述器件可以包括以下至少之一：电机，齿轮，减速机。需要说明的是，上述器件并不限于以上几个，也可以为其他的器件。
例如，在上述器件包括齿轮的情况下，确定机器人的各个关节的齿轮的刚度可以包括：确定机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度；根据机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度确定机器人的各个关节的齿轮的刚度。
进一步地，确定机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度可以包括：通过第二公式确定机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度，其中，第二公式为：
需要说明的是，由于可以将齿轮的刚度确定为该齿轮的所有轮齿的刚度之和，因此，在确定机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度之后，可以通过第四公式确定该齿轮的刚度，其中，第四公式为：k齿轮＝∑k齿i，k齿轮表示某个齿轮的刚度，∑k齿i表示某个齿轮中i个轮齿的刚度之和。
优选的，在上述器件包括：电机，齿轮，减速机的情况下，由于电机、齿轮以及减速机在机器人的各个关节的传动链中以串联的形式连接在一起的，那么，基于机器人的各个关节的器件的刚度确定机器人的各个关节的关节刚度可以包括：通过第三公式确定机器人的各个关节的关节刚度，其中，第三公式为：
另外，获取机器人的各个关节的关节力矩可以包括：通过机器人的控制器实时读取机器人的各个关节的关节力矩。
下面结合附图对本发明一个可选的实施例进行详细说明。
图2是根据本发明实施例的可选的机器人轨迹精度的补偿方法的流程图，如图2所示，包括：
步骤s201，实时从控制器中读取机器人各个关节的关节力矩。即，通过控制器实时读取机器人在运动过程中的关节力矩t。具体地，现代机器人的控制器都设有开放接口，从而可以实现实时读取机器人的各个关节的力矩t。
步骤s202，确定机器人的各个关节的总刚度。例如，该机器人为六轴机器人，那么可以确定六轴机器人的六个关节中每个关节的关节刚度，从而基于该六轴机器人的六个关节中每个关机的关节刚度可以得到上述总刚度。需要说明的是，在机器人的各个关节中包括：齿轮、减速机以及电机的情况下，电机的刚度可以从电机选型手册中获取，减速机的刚度可以从减速机选型手册中获取，齿轮的刚度可以基于上述实施例中记载的方式得到，在此不再赘述。
步骤s203，实时计算机器人在运行过程中各个关节产生的微弹性变形参数。具体地，机器人在运行过程中各个关节产生的微弹性变形参数可以通过上述第一公式计算得到，在此不再赘述。
步骤s204，利用得到的微弹性变形参数在控制器中实时补偿各个关节在受力的情况下由于柔性因素机器人的实际转动角度进行补偿。
步骤s205，确定补偿后的机器人的轨迹精度是否符合机器人的期望转动角度。在判断结果为是的情况下，执行步骤s206；反之，返回步骤s202。
步骤s206，完成机器人轨迹精度补偿。即，完成对机器人的实际转动角度补偿。
通过上述步骤，实时求出由于机器人的关节柔性引起的微弹性变形，接着在控制器中实时利用微弹性变形参数补偿实际转动角度，最后完成机器人轨迹精度补偿，大幅度提高机器人轨迹精度。
另外，通过本发明实施例提供的机器人轨迹精度的补偿方法可以在机器人拥有较高的定位精度的情况下，通过补偿其轨迹精度，提高机器人的总体精度性能，拓宽其使用场合，例如，高速焊接、高速轨迹突变跟踪等，一些对机器人的轨迹精度有很高要求的工况。
实施例2
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种机器人轨迹精度的补偿装置，图3是根据本发明实施例的机器人轨迹精度的补偿装置的示意图，如图3所示，该机器人轨迹精度的补偿装置包括：确定单元31以及补偿单元33。下面对该机器人轨迹精度的补偿装置进行详细说明。
确定单元31，用于确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，微弹性变形参数为由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差。
补偿单元33，用于利用微弹性变形参数对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到机器人的各个关节的期望转动角度，其中，期望转动角度为机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度。
在该实施例中，可以利用确定单元确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，微弹性变形参数为由机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差；并基于补偿单元利用微弹性变形参数对机器人的各个关节在控制器的作用下的实际转动角度进行补偿，得到机器人的各个关节的期望转动角度，其中，期望转动角度为机器人在预定工况下工作时各个关节需要转动的角度。相对于相关技术中在对机器人进行精度标定时，都仅能基于定位精度补偿d-h参数，仅仅对提高机器人的定位精度起到作用，而对于提高机器人的轨迹精度没有明显的作用，导致机器人对于一些工况，例如，高速焊接、高速轨迹突变跟踪等，可靠性较低。在本发明实施例中，可以基于机器人的各个关节的柔性引起的转动角度偏差对机器人的轨迹精度进行补偿，实现了提高机器人的轨迹精度的技术效果，进而解决了相关技术中机器人的轨迹精度较低导致的机器人的适应性较低的技术问题。
作为一种可选的实施例，上述确定单元包括：第一确定子单元，用于确定机器人的各个关节的关节刚度；获取子单元，用于获取机器人的各个关节的关节力矩；第二确定子单元，用于基于各个关节的关节刚度以及各个关节的关节力矩，确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数。
作为一种可选的实施例，上述第二确定子单元包括：第一确定模块，用于通过第一公式确定机器人的各个关节在控制器的作用下产生的微弹性变形参数，其中，第一公式为：δθ＝t/k，其中，δθ表示微弹性变形参数，k表示各个关节的关节刚度，t表示各个关节的关节力矩。
作为一种可选的实施例，上述第一确定子单元包括：第二确定模块，用于确定机器人的各个关节中的器件的刚度；第三确定模块，用于基于机器人的各个关节的器件的刚度确定机器人的各个关节的关节刚度。
作为一种可选的实施例，上述器件包括以下至少之一：电机，齿轮，减速机。
作为一种可选的实施例，上述第二确定模块包括：第一确定子模块，用于在器件包括齿轮的情况下，确定机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度；第二确定子模块，用于根据机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度确定机器人的各个关节的齿轮的刚度。
作为一种可选的实施例，上述第一确定子模块包括：第三确定子模块，用于通过第二公式确定机器人的各个关节的齿轮中每个轮齿的刚度，其中，第二公式为：
作为一种可选的实施例，上述第三确定模块包括：第四确定子模块，用于在器件包括：电机，齿轮，减速机的情况下，通过第三公式确定机器人的各个关节的关节刚度，其中，第三公式为：
作为一种可选的实施例，上述获取子单元包括：读取模块，用于通过机器人的控制器实时读取机器人的各个关节的关节力矩。
实施例3
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述中任意一项的机器人轨迹精度的补偿方法。
实施例4
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的机器人轨迹精度的补偿方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，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，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，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接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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全部或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(可为个人计算机、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、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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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