机器人标定系统及方法技术方案

本发明专利技术的机器人标定系统及方法，系统包括：通信连接机器人控制装置的数据处理装置、及通信连接数据处理装置的用于采集机器人本体实到位姿数据的标定设备；通过数据处理装置来令机器人控制装置驱动机器人本体转动至标定采样位置，并通过数据处理装置来令机器人控制装置反馈精确的转角数据以计算理论位姿数据，且数据处理装置通过标定设备来采集该状态下机器人本体的实际位姿数据，通过计算获得正确的实际远动学参数标定结果数据，发送至机器人控制装置而由其生成与机器人本体控制相关的标定文件；实现更快捷、智能地标定机器人产品，减少人工数据交换工作，提高出厂调试的效率，减少采样过程中的人工失误或是非实时数据引起的误差，提高产品质量。

Robot calibration system and method

Calibration system and method of the invention, the robot system includes: a communication connection control device of the robot data processing device, data processing and communication connection device for collecting robot calibration equipment in place posture data; through the data processing device to make the robot control device to drive the robot to rotate the calibration sample position, and through the data processing device to make the robot controller feedback angle data accurate to calculate the theoretical position data, and the data processing device through the calibration equipment to collect the actual state of the robot body posture data, obtained by calculating the actual remote right parameters calibration results of data sent to the control device of the robot and its generation and robot control the calibration of relevant documents; to achieve faster, intelligent calibration of robot products, reduce Manual data exchange can improve the efficiency of factory debugging, reduce the errors caused by manual errors or non real time data in sampling process, and improve the quality of products.

【技术实现步骤摘要】
机器人标定系统及方法
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及机器人标定系统及方法。
技术介绍
通常工业机器人的重复定位精度很高，但是其绝对定位精度却在几毫米甚至几十毫米。这是由于机器人本体在制造及装配过程中，机器人的杆件长度和电机轴安装角度不可避免地存在着误差。这些误差导致了真实的机器人运动学模型参数和机器人控制器中存放的理论模型参数有一定偏差。控制器以理想模型参数去运算运动学反解并控制实际机器人运动时，机器人在绝对坐标系中的实到位姿必然不是软件中希望的位姿。因此每一台高品质的机器人在出厂时都必须要进行运动学参数的标定。目前主要的标定手段都是基于独立的激光跟踪仪或线跟踪编码器设备去获取所要标定的真实机器人产品的运动学参数。但不管是使用什么设备都有以下缺点：1.系统缺乏柔性：依据设备的不同，标定的流程一般需要采集24-50个点，并需要让标定设备知道机器人在每个标定点的关节转角信息。因此一般事先编写好一个对应某一种机型的标定运动程序，再将程序中的各点位的关节角度信息导出，通过U盘等介质上传到标定设备的处理系统上。同时也要将原始的运动学参数填入处理系统。对应每一种新型号的产品，这个准备环节都需要单独去做，不具有通用性。2.流程不具备自动性，需要人工干预环节太多，不适合批量生产应用：在标定标定过程中，机器人运动到某个标定点后，标定设备是不知道的；标定设备采集完当前点的直角坐标信息，机器人也无法得知。因此每测一个标定点都需要测试人员手动让标定设备采集数据并让机器人向下一个点运动。几十个标定点测下来会耗费很多人力和时间，而且容易出错。此外每一台产品都要被写入标定运动程序，完成标定之后再擦除。而标定生成的结果也需要人工重新导入到编码软件中，编译后上传到机器人控制系统，收尾步骤十分繁琐。3.存在误差：由于每个标定点对应的关节角度值是在实际标定之前规定好的，并非是实际的角度反馈值，而实际的转角比指令转角偏差往往还会偏差一些，因此也会在一定程度上导致标定误差。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供机器人标定系统及方法，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种机器人标定系统，所述机器人包括：机器人本体及通信连接机器人本体的机器人控制装置；所述机器人标定系统包括：通信连接所述机器人控制装置的数据处理装置、及通信连接所述数据处理装置的用于采集所述机器人本体实际位姿数据的标定设备。。于本专利技术的一实施例中，所述机器人控制装置，包括：机器人控制模块，用于控制机器人本体运动，且存储有与该控制相关的机器人本体的原始运动参数；所述机器人标定系统包括：标定功能模块，通信连接所述机器人控制模块，用于从所述数据处理装置获取标定运动指令，并将所述标定运动指令发送至所述机器人控制模块以控制所述机器人本体运动至标定位置；所述标定功能模块还用于接收所述机器人控制模块控制机器人本体运动至标定位置时所生成的到位信号和采集的此过程中机器人本体的运动数据，并将所述到位信号和运动数据发送至所述数据处理装置；所述标定功能模块还用于接收标定结果数据，并据以生成用于替换机器人控制模块中预存的与控制所述机器人本体运动相关的初始标定文件，或者在没有该初始标定文件的情况下将所述当前标定文件作为初始标定文件；其中，所述数据处理装置根据所述运动数据及原始运动参数计算运动到标定位置状态下的机器人本体的理论位姿数据，并获取由所述标定设备采集的运动到所述标定位置状态下的机器人本体的实际位姿数据，从而根据所述理论位姿数据和实际位姿数据的差异计算得到所述标定结果数据并发送至所述机器人控制装置。于本专利技术的一实施例中，所述标定功能模块提供与所述数据处理装置通信交互的标准应用接口，所述标准应用接口用于对外传输包括：所述原始运动学参数、标定运动指令、运动数据、及标定结果数据。于本专利技术的一实施例中，所述标定功能模块包括：编译模块，用于编译所述标定结果数据以生成所述当前标定文件或标定数据信息的代码；覆写模块，用于将所述当前标定文件或标定数据信息的代码覆写至对应标定文件的存储空间中。于本专利技术的一实施例中，所述数据处理装置，包括：标定控制模块；所述标定控制模块，用于接收所述机器人控制装置发送的与所述机器人本体运动控制相关的原始运动参数；所述标定控制模块，用于向所述机器人控制装置发送标定运动指令，以令所述机器人控制装置控制所述机器人本体运动至标定位置；所述标定控制模块，用于从所述机器人控制装置接收到位信号和运动数据，其中，所述机器人控制装置控制机器人本体运动至标定位置时生成所述到位信号，且在此过程中对机器人本体采集以得到所述运动数据；所述标定控制模块，用于在接收到所述到位信号时控制所述标定设备对运动至所述标定位置状态下的机器人本体采集以得到实际位姿数据，且用于根据所述运动数据及原始运动参数计算运动到标定位置状态下的机器人本体的理论位姿数据，从而根据所述理论位姿数据和实际位姿数据的差异计算得到所述标定结果数据并发送至所述机器人控制装置，以供所述机器人控制装置据以生成与控制机器人本体运动相关的当前标定文件。于本专利技术的一实施例中，所述机器人控制装置集成于所述机器人本体，或者，所述机器人控制装置与所述机器人本体相互独立。于本专利技术的一实施例中，所述数据处理装置集成于所述标定设备，或者，所述数据处理装置与所述标定设备相互独立。于本专利技术的一实施例中，所述标定功能模块提供与所述机器人控制装置通信交互的数据接口，用于传输所述原始运动参数、标定运动指令、运动数据、及到位信号。于本专利技术的一实施例中，所述原始运动参数包括：D-H参数。于本专利技术的一实施例中，所述运动数据包括：机器人本体关节的转角数据。于本专利技术的一实施例中，所述机器人控制装置和数据处理装置之间通过有线或无线以太网来通信连接，以及/或者，所述数据处理装置和标定设备之间通过有线或无线以太网来通信连接；所述通信的协议包括：EthernetTCP/IP、EtherCAT、Profibus-DP、CC-link、Modbus、RS232及其他标准协议或自定义协议中的任意一种。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种机器人标定方法，应用于所述的机器人标定系统，所述标定方法包括：所述机器人控制装置将存储的与该控制相关的所述机器人本体的原始运动参数发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置向所述机器人控制装置发送标定运动指令，以令所述机器人控制装置控制所述机器人本体运动至标定位置；所述机器人控制装置在所述机器人本体运动至标定位置时生成的到位信号且获取此时的机器人本体的运动数据并发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置在接收到所述到位信号时控制所述标定设备对运动至所述标定位置状态下的机器人本体采集以得到实际位姿数据，且用于根据所述运动数据及原始运动参数计算运动到标定位置状态下的机器人本体的理论位姿数据，从而根据所述理论位姿数据和实际位姿数据的差异计算得到所述标定结果数据并发送至所述机器人控制装置；所述机器人控制装置根据所述标定结果数据生成当前标定文件，且将所述当前标定文件替换预存的与控制所述机器人本体运动相关的初始标定文件，或者在没有该初始标定文件的情况下将所述当前标定文件作为初始标定文件。如上所述，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人标定系统，其特征在于，所述机器人包括：机器人本体及通信连接机器人本体的机器人控制装置；所述机器人标定系统包括：通信连接所述机器人控制装置的数据处理装置、及通信连接所述数据处理装置的用于采集所述机器人本体实际位姿数据的标定设备。

【技术特征摘要】
1.一种机器人标定系统，其特征在于，所述机器人包括：机器人本体及通信连接机器人本体的机器人控制装置；所述机器人标定系统包括：通信连接所述机器人控制装置的数据处理装置、及通信连接所述数据处理装置的用于采集所述机器人本体实际位姿数据的标定设备。2.根据权利要求1所述的机器人标定系统，其特征在于，所述机器人控制装置，包括：机器人控制模块，用于控制机器人本体运动，且存储有与该控制相关的机器人本体的原始运动参数；所述机器人标定系统包括：标定功能模块，通信连接所述机器人控制模块，用于从所述数据处理装置获取标定运动指令，并将所述标定运动指令发送至所述机器人控制模块以控制所述机器人本体运动至标定位置；所述标定功能模块还用于接收所述机器人控制模块控制机器人本体运动至标定位置时所生成的到位信号和获取此时的机器人本体的运动数据，并将所述到位信号和运动数据发送至所述数据处理装置；所述标定功能模块还用于接收标定结果数据，并据以生成用于替换机器人控制模块中预存的与控制所述机器人本体运动相关的初始标定文件，或者在没有该初始标定文件的情况下将所述当前标定文件作为初始标定文件；其中，所述数据处理装置根据所述运动数据及原始运动参数计算运动到标定位置状态下的机器人本体的理论位姿数据，并获取由所述标定设备采集的运动到所述标定位置状态下的机器人本体的实际位姿数据，从而根据所述理论位姿数据和实际位姿数据的差异计算得到所述标定结果数据并发送至所述机器人控制装置。3.根据权利要求2所述的机器人标定系统，其特征在于，所述标定功能模块提供与所述数据处理装置通信交互的标准应用接口，所述标准应用接口用于对外传输包括：所述原始运动学参数、标定运动指令、运动数据、及标定结果数据。4.根据权利要求2所述的机器人标定系统，其特征在于，所述标定功能模块包括：编译模块，用于编译所述标定结果数据以生成所述当前标定文件或标定数据信息的代码；覆写模块，用于将所述当前标定文件或标定数据信息的代码覆写至对应标定文件的存储空间中。5.根据权利要求1所述的机器人标定系统，其特征在于，所述数据处理装置，包括：标定控制模块；所述标定控制模块，用于接收所述机器人控制装置发送的与所述机器人本体运动控制相关的原始运动参数；所述标定控制模块，用于向所述机器人控制装置发送标定运动指令，以令所述机器人控制装置控制所述机器人本体运动至标定位置；所述标定控制模块，用于从所述机器人控制装置接收到位信号和运动数据，其中，所述机器人控制装置控制机器人本体运动至标定位置时生成所述到位信号，且在此过程中对机器人本体采集以得到所述运动数据；所述标定控制模块，用于在接收到所述到位信号时控制所述标定设备对运动至所述标定位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚劭秋，张建政，张诚，董易，范东平，
申请(专利权)人：上海福赛特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31