机器人跟踪传送带上的工件的方法以及机器人跟踪系统与流程

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人跟踪传送带上的工件的方法以及机器人跟踪系统。

背景技术：

随着工业生产对生产效率和生产品质的要求愈发提高，工业机器人在工业生产中得到了大量使用，机器人可跟踪传送带上的工件并对工件进行预设操作，提高了工件加工的自动化程度从而降低了产品的次品率。

目前工业机器人在跟踪传送带规划上车轨迹时，机器人的工具中心点(toolcenterpoint，tcp)在到达传送带上的工件上时，容易发生速度突变而导致机器人抖动乃至引发超加速度告警的问题，在告警后需停止生产线重新调试，这不利于生产线生产的持续性和稳定性。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种机器人跟踪传送带上的工件的方法、机器人跟踪系统及存储装置，能够降低机器人tcp点到达工件上时，发生速度跳变的概率。

为解决上述技术问题，本申请第一方面提供一种机器人跟踪传送带上的工件的方法，该跟踪传送带上的工件的方法包括：

检测传送带上的工件并将工件计入待跟踪队列；

当工件进入加工启动区域，根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹；

根据传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹，其中，第二轨迹用于抵消机器人在上车起始点相对于传送带移动工件的相对速度，其中，n为大于等于2的整数；

叠加第一轨迹和第二轨迹以得到机器人的运动轨迹。

基于本申请第一方面，本申请第一方面的第一种实现方式，根据传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹的步骤，包括：

藉由编码器而获取当前n个周期的脉冲数目的平均值aver_cur_total_pulse和上一n个周期的脉冲数据的平均值aver_last_total_pulse；

根据公式：

(aver_cur_total_pulse-aver_last_total_pulse)*dis_per_pulse/aver_interp_period而计算出传送带n个周期的平均速度，其中，dis_per_pulse为单位脉冲距离，而aver_interp_period为插补线程n个周期的平均时间；

藉由计算出的传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹。

通过上述公式，可计算出n个周期的传送带的平均速度，控制系统以该平均速度作为当前周期传送带的速度，减小了当前周期内控制系统使用的速度值与当前传送带的实际速度值的误差。

基于本申请第一方面至第一方面的第一种实现方式，本申请第一方面的第二种实现方式，n为10或者10的整数倍。

通过选用10或10的整数倍，来实现计算平均速度时对速度进行滤波，减小计算的误差。

基于本申请第一方面，本申请第一方面的第三种实现方式，在执行当工件进入加工启动区域，根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹的步骤之前，还进一步包括：

确定机器人是否开启跟踪功能；当确定机器人开启跟踪功能，则执行后续操作。

通过确定是否开启跟踪功能，避免因跟踪功能未开启导致机器人未跟踪传送带上的工件。

基于本申请第一方面至第一方面的第一种实现方式至第三种实现方式中的任一实现方式，本申请第一方面的第四种实现方式，当工件进入加工启动区域，根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹的步骤，包括：

当工件进入加工启动区域时，确定是否收到等待指令；

当收到等待指令后，将工件与机器人关联，并根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹。

通过机器人的控制系统发出等待指令，收到等待指令后才关联机器人和工件，降低了机器人误操作的概率。

基于本申请第一方面和第一方面的第四种实现方式，本申请第一方面的第五种实现方式，根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹的步骤中，工件的位置信息包括工件的世界坐标信息。

通过工件的世界坐标信息确定工件在世界坐标系内的位置后，进而确定机器人在当前状态相对于工件的位置，以使机器人在关联到工件后准确规划第一轨迹。

基于本申请第一方面至第一方面的第一种实现方式至第三种实现方式中的任一实现方式，本申请第一方面的第六种实现方式，当工件离开工件坐标系关联最大距离区域后，解除工件与机器人的关联。

通过上述方式，在工件离开工件坐标系关联最大距离区域后，释放工件坐标系，以便对下一个待跟踪工件进行跟踪。

基于本申请第一方面至第一方面的第一种实现方式至第三种实现方式中的任一实现方式，本申请第一方面的第七种实现方式，检测传送带上的工件并将当前工件计入待跟踪队列的步骤，包括：

藉由同步检测装置而检测传送带上的工件并将工件计入待跟踪队列。

通过感应器感应到工件后将工件计入待跟踪队列，避免工件不被机器人正常跟踪。

本申请第二方面提供一种机器人跟踪系统，用于跟踪传送带上的工件，该机器人跟踪系统包括：机器人和控制系统，其中，控制系统连接传送带和机器人，用于实现上述的第一方面任意的方法。

本申请第三方面提供一种具有存储功能的装置，其上存储有程序数据，其程序数据被处理器执行以使控制系统用于实现上述的第一方面任意的方法。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请用n个周期的平均速度计算出第二轨迹来抵消机器人在上车起始点相对于传送带移动工件的相对速度，降低了因获取传送带速度值不准确造成的机器人tcp点到达工件上时发生速度跳变乃至超加速度告警的概率，提高了产线的运行稳定性和生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。其中：

图1是本申请提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法的应用场景示意图；

图2是本申请提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法一实施例的流程示意图；

图3是本申请提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法另一实施例的流程示意图；

图4是本申请提供的一种具有存储功能的装置一实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的一种智能跟踪装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法的应用场景示意图，如图1所示，应用场景包括传送带16，传送带16可以划分的区域包括：工件坐标系关联最小距离a、队列跟踪间距b、加工启动区域c、机器人工作区域d以及工件坐标系关联最大距离e。其中，队列跟踪间距b为加工启动区域c的零位相对于同步开关20的距离，机器人工作区域d包括加工启动区域c。本申请实施例中，机器人的工具移动中心(toolcenterpoint，tcp)可以自动地跟随传送带上的移动工件，传送带运行时，tcp相对于移动工件进行运动根据，从而实现机器人对传送带上的工件的根据以及对工件进行预设操作。

上面对本申请实施例提供的应用场景进行了示意性的描述，下面对本申请实施例提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法进行描述。

请参阅图2，图2是本申请提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤s101：检测传送带上的工件并将工件计入待跟踪队列。

具体地，上述步骤s101中，为实时检测是否有工件需要跟踪，藉由位置传感器、视觉传感器中至少一种传感器检测是否有传送带上的工件经过，当检测到传送带上传送工件时，控制系统将传送带上的工件计入待跟踪队列。

步骤s102：当工件进入加工启动区域，根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹。

具体地，上述步骤s102中，在检测到工件且工件进入加工启动区域后，控制系统根据工件的位置信息规划一条参考工件坐标系的第一轨迹，该第一轨迹为机器人tcp点相对于上车起始点的原始轨迹，为得到该上车起始点的位置信息，控制系统先得到当前时刻工件坐标系相对于世界坐标系的位置，进而得到该上车起始点在世界坐标系中的位置，进而规划第一轨迹所需的速度。该第一轨迹位置s1与时间t的关系为s1＝a1t^³+a2t^²+a3t+a4，其中，a1-a4为方程的系数。

步骤s103：根据传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹。

具体地，上述步骤s103中，第二轨迹用于抵消机器人在上车起始点相对于传送带移动工件的相对速度，其中，n至少为大于等于2的整数。该第二轨迹是用一个5次多项式逼近的位置和时间关系曲线，其位置s2与时间t的关系为s2＝a1t^⁵+a2t^⁴+a3t^³+a4t^²+a5t+a6，其中，a1-a6为方程的系数。机器人在跟踪传送带上的工件起始时，相对于运动的传送带有一个反向速度，以n个周期的平均速度作为规划第二轨迹时所需的传送带速度值，进而在机器人tcp点到达工件上时，可抵消一部分机器人在传送带移动方向上相对于传送带的速度。

步骤s104：叠加第一轨迹和第二轨迹以得到机器人的运动轨迹。

具体地，上述步骤s104中，将第一轨迹和第二轨迹两个矢量叠加，得到机器人的实际运动轨迹，该实际运动轨迹的位置s合由第一轨迹位置s1和第二轨迹位置s2合成得到，即s合＝s1+s2。此时，第一轨迹的速度值和第二轨迹的速度值叠加得到机器人的实际运动速度。

本实施例所提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法，以传送带n个周期的平均速度作为规划第二轨迹时所需的传送带速度值，有效降低了因获取传送带速度值不准确造成的机器人tcp点到达工件上时发生速度跳变的概率，提高了产线的运行稳定性和生产效率。

请参阅图3，图3是本申请提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤s201：藉由同步检测装置而检测传送带上的工件并将工件计入待跟踪队列。

具体地，上述步骤s201中，通过感应器感应到工件后将工件计入待跟踪队列，避免工件不被机器人正常跟踪。

步骤s202：确定机器人是否开启跟踪功能。

具体地，上述步骤s202中，若跟踪功能开启，则执行步骤s203，否则执行步骤s211：等待系统指令。通过确定是否开启跟踪功能，避免因跟踪功能未开启导致机器人未跟踪传送带上的工件。

步骤s203：当工件进入加工启动区域时，确定是否收到等待指令。

具体地，上述步骤s203中，若收到等待指令，则执行步骤s203，否则执行步骤s211：等待系统指令。通过机器人的控制系统发出等待指令，收到等待指令后才开始关联机器人和工件，进而规划机器人相对于工件坐标系的第一轨迹，降低了机器人误操作的概率。

步骤s204：将工件与机器人关联，并根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹。

具体地，上述步骤s204中，工件的位置信息至少包括工件的世界坐标信息。在确定了工件在世界坐标系内的位置后，进而确定机器人在当前相对于工件的位置，以使机器人在关联到工件后准确规划第一轨迹。

在工件进入加工启动区域后，在确认收到等待指令后，机器人与工件关联，并根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹并规划第一轨迹上机器人所需的速度值。

步骤s205：藉由编码器而获取当前n个周期的脉冲数目的平均值上一n个周期的脉冲数据的平均值单位脉冲距离以及插补线程n个周期的平均时间；根据公式：

(aver_cur_total_pulse-aver_last_total_pulse)*dis_per_pulse/aver_interp_period而计算出传送带n个周期的平均速度。

具体地，上述步骤s205中，aver_cur_total_pulse为当前n个周期的脉冲数目的平均值，aver_last_total_pulse为上一n个周期的脉冲数据的平均值，dis_per_pulse为单位脉冲距离，而aver_interp_period为插补线程n个周期的平均时间。计算传送带平均速度时，n个周期可选用10或10的整数倍，通过上述计算方法，可实现计算平均速度时对速度进行滤波，减小计算的误差。

步骤s206：藉由计算出的传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹。

具体地，上述步骤s206中，控制系统以计算出的n个周期传送带的平均速度规划第二轨迹，机器人在第二轨迹方向上的速度值为上述传送带的平均速度，控制系统以该平均速度作为当前周期传送带的速度，减小了当前周期内控制系统使用的传送带速度值与当前传送带的实际速度值的误差。

步骤s207：叠加第一轨迹和第二轨迹以得到机器人的运动轨迹。

步骤s208：机器人tcp点到达工件后开始执行对工件的预设操作。

具体地，上述步骤s207和s208中，机器人的第一轨迹和第二轨迹叠加得到机器人的实际运动轨迹，机器人在第一轨迹方向上的速度值和第二轨迹方向上的速度值叠加得到机器人的实际速度，机器人的tcp点在到达传送带的工件上后，机器人的速度在传送带移动方向上与工件速度完全相同，进而机器人开始对工件执行如：封装、涂覆、搬运等各类预设操作。

步骤s209：当工件离开工件坐标系关联最大距离区域后，解除工件与机器人的关联。

具体地，上述步骤s209中，工件在离开工件坐标系关联最大距离区域后释放工件坐标系，进而工件能继续跟踪下一个工件，避免因工件坐标系被占用导致工件无法依次被跟踪。

步骤s210：判断工件坐标系是否已释放。

具体地，上述步骤s210中，若工件坐标系已释放，则返回步骤s201，否则执行步骤211：等待系统指令。

本实施例所提供的机器人跟踪传送带上的工件的方法，选用10或10的整数倍的周期内传送带的平均速度，以该平均速度来规划第二轨迹，进而抵消一部分机器人在传送带移动方向上相对于传送带的速度。机器人的tcp点在到达传送带上的工件上后对工件执行预定操作，之后工件离开工件坐标系关联最大距离区域则解除工件与机器人的关系，开始跟踪下一工件的流程。上述方法降低了机器人的tcp点在到达传送带上的工件时发生速度跳变的概率，有效提高了机器人跟踪传送带上的工件的稳定性和持续性。

在一具体实施例中，请再次参阅图1，同步开关20检测到传送带16上的工件30并将工件30计入待跟踪队列；当工件30进入工件坐标系关联最小距离a，确定跟踪功能是否开启；当工件30进入加工启动区域c时，确定是否收到等待指令；当收到等待指令后，将工件30与机器人12关联，并根据工件30的位置信息而计算出机器人12相对于工件30的工件坐标系的第一轨迹；藉由计算出的传送带16的n个周期的平均速度而计算出第二轨迹；叠加第一轨迹和第二轨迹以得到机器人12的运动轨迹；机器人12的tcp点到达工件30后开始在机器人工作区域d内执行对工件30的预设操作；当工件30离开工件坐标系关联最大距离e后，解除工件30与机器人12的关联，释放工件坐标系。

本实施例中的工件30在到达不同区域后，控制系统14控制机器人12对工件30进行相应的操作，降低了机器人12对工件30发生误操作的概率，提高了系统的可靠性。

请继续参阅图1，图1中还包括机器人本申请又一实施例所提供的一种机器人跟踪系统，该机器人跟踪系统包括：机器人12和控制系统14。其中，控制系统14连接传送带16和机器人12，用于实现上述实施例中机器人12跟踪传送带16上的工件30的方法，相关内容的详细说明请参见上述方法部分，在此不再赘叙。

本实施所提供的机器人跟踪系统，以传送带16的n个周期的平均速度规划机器人12运动的第二轨迹，进而抵消一部分机器人12在传送带16移动方向上相对于传送带16的速度，降低了机器人12的tcp点在到达传送带16上的工件30时发生速度跳变的概率。

请参阅图4，图4是本申请提供的一种具有存储功能的装置一实施例的结构示意图，具有存储功能的装置40用于存储程序数据400，程序数据400被处理器执行以使控制系统用于实现上述实施例中机器人跟踪传送带上的工件的方法，相关内容的详细说明请参见上述方法部分，在此不再赘叙。

具有存储功能的装置40可以是服务端、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装置。

请参阅图5，图5是本申请提供的一种智能跟踪装置一实施例的结构示意图，智能跟踪装置50包括：感应模块51、控制模块52、处理模块53以及存储模块54。

在一种可选的实现的方式中，感应模块51检测传送带上的工件，控制模块52将工件计入待跟踪队列；当工件进入加工启动区域，处理模块53根据存储模块54存储的工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹；处理模块53根据传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹，其中，第二轨迹用于抵消机器人在上车起始点相对于传送带移动工件的相对速度，其中，n为大于等于2的整数；控制模块52叠加第一轨迹和第二轨迹以得到机器人的运动轨迹。

在另一种可选的实现的方式中，藉由控制模块52获取存储模块54上存储的当前n个周期的脉冲数目的平均值aver_cur_total_pulse和上一n个周期的脉冲数据的平均值aver_last_total_pulse；根据公式：

(aver_cur_total_pulse-aver_last_total_pulse)*dis_per_pulse/aver_interp_period处理模块53计算出传送带n个周期的平均速度，其中，dis_per_pulse为存储模块54存储的单位脉冲距离，而aver_interp_period为存储模块54存储的插补线程n个周期的平均时间；处理模块53藉由计算出的传送带n个周期的平均速度而计算出第二轨迹。

在另一种可选的实现的方式中，处理模块53在计算n个周期的平均速度时，n为10或者10的整数倍。

在另一种可选的实现的方式中，当工件进入加工启动区域，处理模块53根据存储模块54存储的工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹的步骤之前，还进一步包括：控制模块52确定机器人是否开启跟踪功能；当确定机器人开启跟踪功能，则执行后续操作。

在另一种可选的实现的方式中，当工件进入加工启动区域，处理模块53根据存储模块54存储的工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹的步骤，包括：当工件进入加工启动区域时，处理模块53确定是否收到等待指令；当收到等待指令后，控制模块52将工件与机器人关联，处理模块53根据工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹。

在另一种可选的实现的方式中，处理模块53根据存储模块54存储的工件的位置信息而计算出机器人相对于工件的工件坐标系的第一轨迹的步骤中，工件的位置信息包括工件的世界坐标信息。

在另一种可选的实现的方式中，当工件离开工件坐标系关联最大距离区域后，控制模块52解除工件与机器人的关联。

本实施例所提供的智能跟踪装置50，可实现机器人实时跟踪传送带上的工件，并且保持机器人跟踪工件的稳定性，降低机器人在上车起始点发生抖动的概率。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。