CN106466846A - 机器人轨迹记录仪及轨迹再现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种机器人轨迹记录仪，其包括固定支柱的底座，其还包括自由端具有六个空间自由度的六节式关节臂，六节式关节臂的另一端与支柱转动连接，六节式关节臂的每个关节点设置有一个绝对值编码器，绝对值编码器设有用于采集编码器数据的接口，绝对值编码器的接口通信连接至一PC机，PC机内载有记录自由端坐标的配套软件。本发明还提出了一种机器人轨迹再现方法。本方案能够解决现有技术中关节臂测量仪无法记录和再现轨迹的问题，以及机器人无法通过示教方式编辑复杂轨迹的问题。

Description

机器人轨迹记录仪及轨迹再现方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是指一种机器人轨迹记录仪及轨迹再现方法。

背景技术

目前现有关节臂测量仪(便携三坐标测量仪)与配套软件配合，可以测量空间任意点位XYZ坐标数据,如CN 204439016 U公开的一种三坐标测量仪，涉及测量器具制造技术领域，它包括基座，所述基座上连接有多个转臂，每相邻两个转臂之间设有连接件，最末一个转臂的末端设有测量头，所述连接件包括有带有磁极的电磁球，在所述电磁球外设有与所述电磁球球面接合的带有磁极的电磁座，所述电磁球和所述电磁座的正负磁极相反，相邻两个所述转臂分别安装在电磁球和电磁座上；所述测量头内带有激光传感器。该专利的三坐标测量仪结构简单，活动灵敏，使用方便。但该类设备只能与相配套软件使用，同时只能测量出点位的XYZ坐标数据，无法记录轨迹数据以及与轨迹配套的动作。

发明内容

本发明提出一种机器人轨迹记录仪及轨迹再现方法，其能够解决现有技术中关节臂测量仪无法再现轨迹的问题，以及机器人无法通过示教方式编辑复杂轨迹的问题。

一种机器人轨迹记录仪，其包括固定有支柱的底座，其还包括自由端具有六个空间自由度的六节式关节臂，六节式关节臂的另一端与支柱转动连接，六节式关节臂的每个关节点设置有一个绝对值编码器，绝对值编码器设有用于采集编码器数据的接口，绝对值编码器的接口通信连接至一PC机，PC机内载有记录自由端坐标的配套软件。

进一步的，六节式关节臂包括顺序连接的A轴、B轴、C轴、D轴、E轴和F轴六只关节臂，A轴呈楔形块状，A轴的底面与支柱垂直且与支柱转动连接，A轴与B轴间连接有平衡杆。

进一步的，平衡杆为具有收缩结构的伸缩杆。

一种机器人轨迹再现方法，其包括如下步骤：

(一)、人工移动机器人轨迹记录仪的自由端，通过配套软件按固定周期通过绝对值编码器的接口读取编码器数据以及IO状态。

(二)、配套软件根据机器人轨迹记录仪的模型数据，反解出自由端的坐标并按时间线暂存。

(三)、人工停止操作机器人轨迹记录仪的自由端，关闭配套软件的记录功能，配套软件将记录的模型数据保存为一个机器人控制系统能够识别的运动程序，并将该运动程序导入到机器人控制系统控制的机器人内核中。

(四)、机器人运行运动程序再现出机器人轨迹记录仪在人工控制下的轨迹和动作。

本机器人轨迹记录仪通过仿真垂直六关节机器人六个关节臂，提供六个空间自由度的运动方向，使人工移动自由端时运动轨迹更加连贯、顺畅；通过设置绝对值编码器，回零操作后在读取编码器绝对位置后的运动过程中，实现任意位置的数据采集。还通过平衡杆使本机器人轨迹记录仪在自然状态时处于一个收缩姿态不倾倒。

本方案中的机器人轨迹再现方法，先通过人工操作本机器人轨迹记录仪来记录该工人的轨迹动作过程，再由机器人再现出来。本方案较机器人控制系统的示教功能去示教复杂轨迹，更省时省力，大大地提高工作效率和产品品质，对机器人在复杂轨迹场合的应用带来了极大的改观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明机器人轨迹记录仪的结构示意图；

图2为本发明机器人轨迹记录仪的六只关节臂的转动示意图；

图3为本发明机器人轨迹再现方法的工作流程图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图2，一种机器人轨迹记录仪，其底座8上固定一支柱9，底座8用于固定本记录仪，防止人工移动记录仪时，位置发生变化带来测量数据不准确的情况。六节式关节臂的固定端与支柱9转动连接，六节式关节臂的另一端作为轨迹运动的自由端在空间里具有六个空间自由度。六节式关节臂的六只关节臂分别为A轴1、B轴2、C轴3、D轴4、E轴5和F轴6，这六只关节臂顺序连接，两关节臂连接处的关节点设置一个绝对值编码器，图1中的绝对值编码器20、30、40、50、60均在两关节臂连接处，以及与支柱9连接的关节臂的关节点也设置一个绝对值编码器10。绝对值编码器10、20、30、40、50、60设有接口用于采集编码器数据，绝对值编码器10、20、30、40、50、60的接口通信连接至一PC机，PC机内载有记录自由端坐标的配套软件，将记录运动轨迹的数据采集到配套软件中记录；在需要复现轨迹时再调用记录的轨迹。绝对值编码器采用高分辨率类型，在记录仪上电，PC端执行读取绝对位置操作后，可以再在任意位置采集数据，同时高分辨率输出，使采集的数据精度更高。

本方案中的A轴1呈楔形块状，其底面与支柱9垂直且与支柱9转动连接，A轴1与B轴2间连接有平衡杆7，平衡杆7是内设收缩结构的伸缩杆。在没有人员操作自由端的时候，在平衡杆7的收缩作用下使本记录仪处于一个收缩姿态，不易倾倒。

基于上述机器人轨迹记录仪的一种机器人轨迹再现方法，如图3所示，其包括如下四个步骤：

(一)、人工移动机器人轨迹记录仪的自由端，通过配套软件按固定周期2.5ms通过绝对值编码器的接口读取编码器数据以及IO状态。

(二)、配套软件根据机器人轨迹记录仪的模型数据，反解出自由端的坐标并按时间线暂存。

(三)、人工停止操作机器人轨迹记录仪的自由端，关闭配套软件的记录功能，配套软件将记录的模型数据保存为一个机器人控制系统能够识别的运动程序，并将该运动程序导入到机器人控制系统控制的机器人内核中。

(四)、机器人运行运动程序再现出机器人轨迹记录仪在人工控制下的轨迹和动作。

本记录仪的各关节臂采用尽可能轻的轻型材料，同时调整各个关节臂在旋转时的阻尼，使人工移动更加顺畅轻松，又不至于阻尼太小发生反转等难以操作的情况。本记录仪用于熟练工人移动自由端作对应的工作轨迹和动作，连接本记录仪配套的软件，可以精确的采集本记录仪自由端在时间线上的任何信息，如运动轨迹、停顿、IO动作等，通过配套软件的处理后，可以直接输出为机器人控制系统的运行程序，该运行程序导入控制机器人运行的控制系统后，可以再现出记录仪记录的轨迹和动作。当需要修改运行程序的局部数据时，由人工再操作记录仪重新记录。

本发明在使用机器人处理复杂轨迹的场合，如喷漆、喷釉、抛光、打磨等，先通过一个熟练工人操作本机器人轨迹记录仪来工作，并通过本记录仪记录该工人的轨迹动作过程，再由机器人再现出来。本方案较机器人控制系统的示教功能去示教复杂轨迹，更省时省力，大大地提高工作效率和产品品质，对机器人在复杂轨迹场合的应用带来了极大的改观。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种机器人轨迹记录仪，包括固定支柱的底座，其特征在于：还包括自由端具有六个空间自由度的六节式关节臂，六节式关节臂的另一端与支柱转动连接，六节式关节臂的每个关节点设置有一个绝对值编码器，绝对值编码器设有用于采集编码器数据的接口，绝对值编码器的接口通信连接至一PC机，PC机内载有记录自由端坐标的配套软件。

2.根据权利要求1所述的机器人轨迹记录仪，其特征在于：所述六节式关节臂包括顺序连接的A轴、B轴、C轴、D轴、E轴和F轴六只关节臂，A轴呈楔形块状，A轴的底面与支柱垂直且与支柱转动连接，A轴与B轴间连接有平衡杆。

3.根据权利要求2所述的机器人轨迹记录仪，其特征在于：平衡杆为具有收缩结构的伸缩杆。

4.一种采用权利要求1至3中任一项所述的机器人轨迹记录仪的机器人轨迹再现方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)、人工移动机器人轨迹记录仪的自由端，通过配套软件按固定周期通过绝对值编码器的接口读取编码器数据以及IO状态；

(二)、配套软件根据机器人轨迹记录仪的模型数据，反解出自由端的坐标并按时间线暂存；

(三)、人工停止操作机器人轨迹记录仪的自由端，关闭配套软件的记录功能，配套软件将记录的模型数据保存为一个机器人控制系统能够识别的运动程序，并将该运动程序导入到机器人控制系统控制的机器人内核中；

(四)、机器人运行运动程序再现出机器人轨迹记录仪在人工控制下的轨迹和动作。

5.根据权利要求4所述的机器人轨迹再现方法，其特征在于：步骤(一)中，配套软件读取各轴编码器数据以及IO状态的固定周期为2.5MS。