工业机器人及其连杆变形补偿方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种工业机器人及其连杆变形补偿方法、装置，涉及机器人领域。该连杆变形补偿方法包括：获取所述末端执行器的设定坐标值；获取所述连杆的受力情况，并根据所述连杆的受力情况计算所述连杆的变形量；根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值。本发明专利技术实施例能够提升机器人的绝对定位精度，从而实现精度更好的自动化装配。

【技术实现步骤摘要】
工业机器人及其连杆变形补偿方法、装置
本专利技术涉及机器人领域，具体而言，涉及一种工业机器人及其连杆变形补偿方法、装置。
技术介绍
工业机器人一般具有良好的单向重复定位精度，但由于负载和自身重力的影响，机器人各个关节及连杆会发生变形，导致其绝对定位精度差，尤其不能满足精度要求高的自动化装配作业。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工业机器人及其连杆变形补偿方法、装置，其能够提升机器人的绝对定位精度，从而实现精度更好的自动化装配。本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术提供一种连杆变形补偿方法，用于工业机器人，所述工业机器人包括末端执行器、关节电机、以及相互转动连接的多根连杆，其中，所述末端执行器与所述多根连杆中位于末端的所述连杆连接，所述关节电机用于驱动相邻的两个所述连杆中的一者相对另一者转动，以调节所述末端执行器的空间位置，所述连杆变形补偿方法包括：获取所述末端执行器的设定坐标值；获取所述连杆的受力情况，并根据所述连杆的受力情况计算所述连杆的变形量；根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值。本专利技术实施例提供的连杆变形补偿方法充分考虑到连杆变形对连杆绝对位置的影响。在计算连杆坐标时，不仅引入了因关节电机转动所带来的坐标变化，而且还考虑了连杆因受力而引起的变形，并计算其变形量对连杆的绝对位置的影响。通过该方法，实时补偿由于连杆变形导致的绝对精度误差，提升工业机器人的作业精度；尤其对于重载工业机器人，其受力引起的变形量更大，本专利技术提供的连杆变形补偿方法也有利于提升重载工业机器人的精度。在可选的实施方式中，所述根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值的步骤包括：根据坐标计算公式，计算每一所述连杆的坐标值，其中，所述坐标计算公式为：PTCP＝A1*A2*A3*...*An-1*An式中：PTCP表示所述末端执行器的设定坐标值，n为正整数，An表示第n连杆的坐标值，且，所述第n连杆的坐标值的计算公式为：An＝An-1+Θ(θ)+d(F)式中：An表示第n连杆的坐标值，An-1表示第n-1连杆的坐标值，其中，所述第n-1连杆靠近所述末端执行器，Θ(θ)表示所述关节电机转动使所述第n连杆的坐标变化的变化量，θ为所述关节电机的转动角度，d(F)表示所述第n连杆的变形量；根据每一所述连杆的坐标值，控制所述关节电机的转动角度。在可选的实施方式中，在所述获取所述连杆的受力情况，并根据所述连杆的受力情况计算所述连杆的变形量的步骤中，通过受力变形量计算公式，计算所述连杆的变形量，其中，所述受力变形量计算公式为：d(F)＝Jd*F式中：Jd为非线性参数，F表示所述连杆的受力情况。在可选的实施方式中，所述获取所述连杆的受力情况的步骤包括：获取所述连杆的重力信息和力矩信息；获取所述末端执行器的重力信息和力矩信息；根据所述连杆和所述末端执行器的重力信息和力矩信息，计算所述连杆的受力情况。在可选的实施方式中，所述获取所述连杆的受力情况的步骤还包括：获取工件施工到所述末端执行器上的反向作用力信息及其对应的力矩信息；根据所述连杆和所述末端执行器的重力信息和力矩信息、以及所述工件施工到所述末端执行器上的反向作用力信息及其对应的力矩信息，计算所述连杆的受力情况。在可选的实施方式中，所述根据所述连杆和所述末端执行器的重力信息和力矩信息，计算所述连杆的受力情况的步骤包括：计算所述连杆的动能和势能；根据所述连杆的动能和势能，计算所述连杆相对其关节点的力矩；根据所述连杆相对其关节点的力矩，计算所述连杆的受力情况。第二方面，本专利技术提供一种连杆变形补偿装置，用于工业机器人，所述工业机器人包括末端执行器、关节电机、以及相互转动连接的多根连杆，其中，所述末端执行器与所述多根连杆中位于末端的所述连杆连接，所述关节电机用于驱动相邻的两个所述连杆中的一者相对另一者转动，以调节所述末端执行器的空间位置，所述连杆变形补偿装置包括：第一获取模块：用于获取所述末端执行器的设定坐标值；第二获取模块：获取所述连杆的受力情况；计算模块：用于根据所述连杆的受力情况计算所述连杆的变形量；控制模块：用于根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值。本专利技术实施例提供的连杆变形补偿装置充分考虑到连杆变形对连杆绝对位置的影响。在计算连杆坐标时，不仅引入了因关节电机转动所带来的坐标变化，而且还考虑了连杆因受力而引起的变形，并计算其变形量对连杆的绝对位置的影响。通过该方法，实时补偿由于连杆变形导致的绝对精度误差，提升工业机器人的作业精度；尤其对于重载工业机器人，其受力引起的变形量更大，本专利技术提供的连杆变形补偿方法也有利于提升重载工业机器人的精度。在可选的实施方式中，所述控制模块还用于：根据坐标计算公式，计算每一所述连杆的坐标值，其中，所述坐标计算公式为：PTCP＝A1*A2*A3*…*An-1*An式中：PTCP表示所述末端执行器的设定坐标值，n为正整数，An表示第n连杆的坐标值，且，所述第n连杆的坐标值的计算公式为：An＝An-1+Θ(θ)+d(F)式中：An表示第n连杆的坐标值，An-1表示第n-1连杆的坐标值，其中，所述第n-1连杆靠近所述末端执行器，Θ(θ)表示所述关节电机转动使所述第n连杆的坐标变化的变化量，θ为所述关节电机的转动角度，d(F)表示所述第n连杆的变形量；根据每一所述连杆的坐标值，控制所述关节电机的转动角度。在可选的实施方式中，所述计算模块还用于：通过受力变形量计算公式，计算所述连杆的变形量，其中，所述受力变形量计算公式为：d(F)＝Jd*F式中：Jd为非线性参数，F表示所述连杆的受力情况。第三方面，本专利技术提供一种工业机器人，包括末端执行器、关节电机、以及相互转动连接的多根连杆，其中，所述末端执行器与所述多根连杆中位于末端的所述连杆连接，所述关节电机用于驱动相邻的两个所述连杆中的一者相对另一者转动，以调节所述末端执行器的空间位置，所述工业机器人还包括：存储器；处理器，所述处理器与所述关节电机通信连接；以及，连杆变形补偿装置，所述连杆变形补偿装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述连杆变形补偿装置包括：第一获取模块：用于获取所述末端执行器的设定坐标值；第二获取模块：获取所述连杆的受力情况；计算模块：用于根据所述连杆的受力情况计算所述连杆的变形量；控制模块：用于根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连杆变形补偿方法，用于工业机器人(100)，所述工业机器人(100)包括末端执行器、关节电机、以及相互转动连接的多根连杆，其中，所述末端执行器与所述多根连杆中位于末端的所述连杆连接，所述关节电机用于驱动相邻的两个所述连杆中的一者相对另一者转动，以调节所述末端执行器的空间位置，其特征在于，所述连杆变形补偿方法包括：/n获取所述末端执行器的设定坐标值；/n获取所述连杆的受力情况；/n根据所述连杆的受力情况，计算所述连杆的变形量；/n根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值。/n

【技术特征摘要】
1.一种连杆变形补偿方法，用于工业机器人(100)，所述工业机器人(100)包括末端执行器、关节电机、以及相互转动连接的多根连杆，其中，所述末端执行器与所述多根连杆中位于末端的所述连杆连接，所述关节电机用于驱动相邻的两个所述连杆中的一者相对另一者转动，以调节所述末端执行器的空间位置，其特征在于，所述连杆变形补偿方法包括：
获取所述末端执行器的设定坐标值；
获取所述连杆的受力情况；
根据所述连杆的受力情况，计算所述连杆的变形量；
根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值。


2.根据权利要求1所述的连杆变形补偿方法，其特征在于，所述根据所述末端执行器的设定坐标值以及所述连杆的变形量控制所述关节电机，以使所述末端执行器的实际坐标值等于所述设定坐标值的步骤包括：
根据坐标计算公式，计算每一所述连杆的坐标值，其中，所述坐标计算公式为：
PTCP＝A1*A2*A3*...*An-1*An
式中：PTCP表示所述末端执行器的设定坐标值，n为正整数，An表示第n连杆的坐标值，且，所述第n连杆的坐标值的计算公式为：
An＝An-1+Θ(θ)+d(F)
式中：An表示第n连杆的坐标值，An-1表示第n-1连杆的坐标值，其中，所述第n-1连杆靠近所述末端执行器，Θ(θ)表示所述关节电机转动使所述第n连杆的坐标变化的变化量，θ为所述关节电机的转动角度，d(F)表示所述第n连杆的变形量；
根据每一所述连杆的坐标值，控制所述关节电机的转动角度。


3.根据权利要求2所述的连杆变形补偿方法，其特征在于，在所述获取所述连杆的受力情况，并根据所述连杆的受力情况计算所述连杆的变形量的步骤中，通过受力变形量计算公式，计算所述连杆的变形量，其中，所述受力变形量计算公式为：
d(F)＝Jd*F
式中：Jd为非线性参数，F表示所述连杆的受力情况。


4.根据权利要求3所述的连杆变形补偿方法，其特征在于，所述获取所述连杆的受力情况的步骤包括：
获取所述连杆的重力信息和力矩信息；
获取所述末端执行器的重力信息和力矩信息；
根据所述连杆和所述末端执行器的重力信息和力矩信息，计算所述连杆的受力情况。


5.根据权利要求4所述的连杆变形补偿方法，其特征在于，所述获取所述连杆的受力情况的步骤还包括：
获取工件施工到所述末端执行器上的反向作用力信息及其对应的力矩信息；
根据所述连杆和所述末端执行器的重力信息和力矩信息、以及所述工件施工到所述末端执行器上的反向作用力信息及其对应的力矩信息，计算所述连杆的受力情况。


6.根据权利要求4或5所述的连杆变形补偿方法，其特征在于，所述根据所述连杆和所述末端执行器的重力信息和力矩信息，计算所述连杆的受力情况的步骤包括：
计算所述连杆的动能和势能；
根据所述连杆的动能和势能，计算所述连杆相对其关节点的力矩；
根据所述连杆相对其关节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅，陈俊泰，
申请(专利权)人：杭州飞钛航空智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33