机器人自适应控制方法技术

机器人自适应控制方法属于工业机器人控制技术领域。现有控制方法自动化程度低、实现周期长、效率低、自动控制精度较低、重复性较差、受人为因素影响较大。本发明专利技术两组iGPS激光接收传感器分别布置在目标工件和自定位标定架上；采用激光三维扫描测量方法得到目标工件上的目标点及第一组iGPS激光接收传感器的空间矢量坐标，并储存在数据处理服务器中；两组iGPS激光接收传感器实时将各自的空间位置信号发送给数据处理服务器；由数据处理服务器根据所述空间矢量坐标、所述空间位置信号以及目标工件的数字模型，确定机器人工具端及目标工件上的各目标点的空间位姿，据此发送控制信号到机器人驱动系统，驱动机器人工具端从起始点前往目标点，实现机器人的自适应控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人自适应控制方法，该方法应用iGPS实时定位机器人工具端及目标工件的空间位姿，通过数模计算得到两者位置关系，由此控制机器人，使其以名义位姿前往目标工件上的目标点位或者目标连续轨迹，实现机器人的自适应控制，属于工业机器人控制

技术介绍
工业机器人是具有多关节机械手，依靠自身动力和控制能力实现多自由度操作、自动执行工作任务的机械装置。所述机械装置由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体包括机座1和执行机构，如图1所示，执行机构包括臂部2、腕部3和手部，所述手部也就是机器人工具端4，机座1有固定式和行走式之分。所谓多自由度最终表现在机器人工具端4。驱动系统包括动力装置和传动机构，由其驱动执行机构产生相应的动作。控制系统按照输入的计算机程序向驱动系统发出指令信号，由驱动系统按照指令信号控制执行机构。工业机器人以点位型或者连续轨迹型完成上下料、点焊、搬运、装卸或者连续焊接、涂装等作业。在作业过程中，机器人工具端4与目标工件5的空间位姿关系按以下方案确定。操作者通过操作手柄使机器人以点动方式移动，当机器人工具端4到达目标工位后，再手动采点，包括作业起始点和目标点，并存储、设置相应插补方式，从而实现机器人从起始点到目标点的自动化控制。与市场对机器人自动化控制的短周期、高效率、高精度的需求相比，现有机器人自动化控制方法存在以下不足：(1)因目标点位置需要人工操控获取，并需设置相应参数才能实现机器人的自动控制，所以该控制方法自动化程度低、实现周期长、效率低；(2)因人工采集目标点时存在位置偏差，使得机器人自动控制精度较低、重复性较差；(3)因机器人的自动控制受人为因素影响较大，所以对操作人员的操作技能要求较高。总而言之，在所述控制方法中存在人为因素，该控制方法自动化程度较低、作业周期较长、重复性较差，采点精度受到影响。
技术实现思路
为了使机器人在作业过程中，避免人为因素影响，提高自动化程度，缩短作业周期，提高重复性和采点精度，我们专利技术了一种机器人自适应控制方法。 在本专利技术之机器人自适应控制方法如图1、图2所示，在iGPS的定位范围内，均匀布置2～3个iGPS激光发射器6；在iGPS激光发射器6的激光信号投放范围内，第一组iGPS激光接收传感器7布置在目标工件5上，第二组iGPS激光接收传感器8均匀布置在自定位标定架9上，机器人工具端4安放在自定位标定架9的几何中心处，由数据处理服务器10控制iGPS的定位工作；采用激光三维扫描测量方法得到目标工件5上的目标点及第一组iGPS激光接收传感器7的空间矢量坐标，并储存在数据处理服务器10中；第一组iGPS激光接收传感器7、第二组iGPS激光接收传感器8实时将各自的空间位置信号发送给数据处理服务器10；由数据处理服务器10根据所述空间矢量坐标、所述空间位置信号以及目标工件5的数字模型，确定机器人工具端4及目标工件5上的各目标点的空间位姿，据此发送控制信号到机器人驱动系统，驱动机器人工具端4从起始点前往目标点，实现机器人的自适应控制。 依照本专利技术之方案，由iGPS固有的功能决定了iGPS激光发射器与iGPS激光接收传感器形成一个自适应定位系统。由该自适应定位系统精确定位测量场全局坐标系。iGPS能够在其定位范围内同时获取任意数量的iGPS激光接收传感器的空间位置信息。 由于机器人工具端4与自定位标定架9具有确定的位置关系，且自定位标定架9上均匀布置有若干iGPS激光接收传感器。同时，处在iGPS的定位范围内的目标工件5上也布置有若干iGPS激光接收传感器，且目标点及这些iGPS激光接收传感器的空间矢量坐标已知。在第一组iGPS激光接收传感器7、第二组iGPS激光接收传感器8实时将各自的空间位置信号发送给数据处理服务器10的过程中，数据处理服务器10根据所述空间位置信号、机器人工具端4与第二组iGPS激光接收传感器8的位置关系、目标工件5上的目标点与第一组iGPS激光接收传感器7的空间矢量坐标及目标工件5的数字模型，实时计算出机器人工具端4和目标工件5上各目标点的空间位姿，据此实时发送控制信号到机器人驱动系统，驱动机器人工具端4从起始点前往目标点。根据本专利技术之方法，不要求配备一种目标工件专用工装，不需要提交一种目标工件专门程序。只要目标工件位于iGPS的定位范围内，其数字模型已知，机器人即可自适应控制，完成目标工件的加工、装配等。从本专利技术的过程可以看出，本专利技术避免了人为因素的影响，提高了自动化程度，缩短了作业周期，提高了重复性和采点精度。 数据处理服务器7本身具有数据处理、数据保存、数据安全检测及过滤功能，用来建立由iGPS激光发射器与iGPS激光接收传感器组成的自适应定位系统的全局坐标系，定位机器人工具端4，实时以跟踪测量的方式监控测量场内的机器人工具端4与目标工件5之间相对位置关系及微动量，实现机器人自适应控制。 本专利技术应用激光三维扫描测量方法能够精确得到被测量对象如目标点等的空间相对坐标，以此为基础，完成目标点的数字化定位，帮助机器人进一步实现自适应控制。 本专利技术是一种融合了iGPS、iProbe探针、激光三维扫描和自适应服务器等多项先进技术的自适应控制方法。 附图说明 图1是本专利技术之机器人自适应控制方法控制过程示意图，该图同时作为摘要附图。图2是本专利技术之机器人自适应控制方法所涉及的硬件部分分布状态示意图。 具体实施方式 在本专利技术之机器人自适应控制方法如图1、图2所示，在iGPS的定位范围内，均匀布置2～3个iGPS激光发射器6，如2个，2个iGPS激光发射器6位于机器人两侧，2个iGPS激光发射器6相距7～15m，这样能够确保iGPS激光发射器6的信号被有效利用，iGPS激光发射器6的垂直高度达到机器人工具端4的伸展高度，这样能够保证在机器人运动范围内，iGPS激光接收传感器能够有效接收iGPS激光发射器6发射的光。在iGPS激光发射器6的激光信号投放范围内，第一组iGPS激光接收传感器7布置在目标工件5上，第二组iGPS激光接收传感器8均匀布置在自定位标定架9上，机器人工具端4安放在自定位标定架9的几何中心处。所述自定位标定架9采用铝型材杆件制作，呈矩形。由于铝型材杆件具有通用性强、装调方便、重量轻等优点，因此，用在机器人工具端4能够实现多功能的柔性控制，例如，钻、焊、切割、雕刻、测量等。自定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人自适应控制方法，在iGPS的定位范围内，均匀布置2～3个iGPS激光发射器(6)；其特征在于，在iGPS激光发射器(6)的激光信号投放范围内，第一组iGPS激光接收传感器(7)布置在目标工件(5)上，第二组iGPS激光接收传感器(8)均匀布置在自定位标定架(9)上，机器人工具端(4)安放在自定位标定架(9)的几何中心处，由数据处理服务器(10)控制iGPS的定位工作；采用激光三维扫描测量方法得到目标工件(5)上的目标点及第一组iGPS激光接收传感器(7)的空间矢量坐标，并储存在数据处理服务器(10)中；第一组iGPS激光接收传感器(7)、第二组iGPS激光接收传感器(8)实时将各自的空间位置信号发送给数据处理服务器(10)；由数据处理服务器(10)根据所述空间矢量坐标、所述空间位置信号以及目标工件(5)的数字模型，确定机器人工具端(4)及目标工件(5)上的各目标点的空间位姿，据此发送控制信号到机器人驱动系统，驱动机器人工具端(4)从起始点前往目标点，实现机器人的自适应控制。

【技术特征摘要】
1.一种机器人自适应控制方法，在iGPS的定位范围内，均匀布置2～3个iGPS激光发
射器(6)；其特征在于，在iGPS激光发射器(6)的激光信号投放范围内，第一组iGPS激
光接收传感器(7)布置在目标工件(5)上，第二组iGPS激光接收传感器(8)均匀布置在
自定位标定架(9)上，机器人工具端(4)安放在自定位标定架(9)的几何中心处，由数据
处理服务器(10)控制iGPS的定位工作；采用激光三维扫描测量方法得到目标工件(5)上
的目标点及第一组iGPS激光接收传感器(7)的空间矢量坐标，并储存在数据处理服务器(10)
中；第一组iGPS激光接收传感器(7)、第二组iGPS激光接收传感器(8)实时将各自的空
间位置信号发送给数据处理服务器(10)；由数据处理服务器(10)根据所述空间矢量坐标、
所述空间位置信号以及目标工件(5)的数字模型，确定机器人工具端(4)及目标工件(5)
上的各目标点的空间位姿，据此发送控制信号到机器人驱动系统，驱动机器人工具端(4)从
起始点前往目标点，实现机器人的自适应控制。
2.根据权利要求1所述的机器人自适应控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽娟，于博，林雪竹，任姣姣，杨昕，朱运东，王劲松，赵延辉，李宁，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22