CN106945034A - 机器人点位调节方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人点位调节方法与系统。该机器人点位调节方法包括步骤：基于放置目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系，该空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与所述承载平台所在的平面平行；在所述空间直角坐标系构建后，生成一提示信息，响应该提示信息在所述承载平台的目标物件的放置位置处固定一个导向规及在机器人的手爪上设置一与该导向规相配套使用的固定座；根据预设的规则调整所述固定座相对所述导向规的位置；及当所述固定座相对所述导向规的位置调整到正确位置时，根据该固定座调整后的位置确定机器人手爪的点位坐标值。

Description

机器人点位调节方法与系统
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，具体涉及一种机器人取放物件时的点位调节方法与系统。
背景技术
近年来，机器人被广泛应用于计算机辅助制造(computer manufacture CAM)中，用于加工制造各种零件。机器人因在工业生产中能够代替人实现零件的加工作业而得到了广泛使用，例如运用于冲压、压铸、热处理、焊接、装配等。
然而，机器人在使用中的一个常见任务就是利用手爪去取放物体。在这其中所涉及到的必须解决的技术问题是：机器人的手爪是否可以准确地取放到物体。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种机器人取放目标物件的点位调节方法与点位调节系统，以使机器人的操作手能准确地取放到目标物件。
为达到上述目的，本发明所提供的机器人点位调节方法，包括以下步骤：
基于放置目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系，该空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与所述承载平台所在的平面平行；
在所述空间直角坐标系构建后，生成一提示信息，响应该提示信息在所述承载平台的目标物件的放置位置处固定一个导向规及在机器人的手爪上设置一与该导向规相配套使用的固定座；
根据预设的规则调整所述固定座相对所述导向规的位置；及
当所述固定座相对所述导向规的位置调整到正确位置时，根据该固定座调整后的位置确定机器人手爪的点位坐标值。
本发明所提供的机器人点位调节系统，该机器人包括用于从承载平台上取放目标物件的手爪。该点位调节系统包括：
一构建模块，用于基于放置目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系，该空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与所述承载平台所在的平面平行；
一交互模块，用于在所述空间直角坐标系构建后生成一提示信息及响应该提示信息在所述承载平台的目标物件的放置位置处固定一个导向规及在机器人的手爪上设置一与该导向规相配套使用的固定座；
一调整模块，用于根据预设的规则调整所述固定座相对所述导向规的位置；及
一获取模块，用于当所述固定座相对所述导向规的位置调整到正确位置时，根据该固定座调整后的位置确定机器人手爪的点位坐标值。
相对于现有技术，本发明所提供的机器人点位调节方法与系统，通过借助固定座与导向规的相互配合可实现机器人点位调节的自动化，提高生成效率。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的机器人工作环境的示意图。
图2为图1中的Ⅱ部的放大示意图。
图3为本发明一实施方式中的机器人点位调节系统所应用的硬件环境的示意图。
图4为本发明一实施方式中的机器人点位调节系统功能模块的示意图。
图5为本发明一实施方式中机器人点位调节方法的步骤流程图。
图6为本发明一实施方式中构建一空间直角坐标系的定位模具的示意图。
图7为图6的分解图。
图8为本发明一实施方式中导向规及与该导向规配套使用的固定座的示意图。
图9为图8的分解图。
主要元件符号说明
机器人点位调节系统 10
构建模块 11
交互模块 12
调整模块 13
判断模块 14
获取模块 15
机器人 20
输入输出单元 21
存储器 22
控制器 23
手爪 24
承载平台 30
目标物件 40
定位模具 60
固定部 61
通轨 611
移动部 62
水平感应器 621，721
高度感应器 622，722
探针 623，723
导向规 71
定位孔 711
底板 712
凸台 713
固定座 72
以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1与图2所示，其示出了本发明一实施方式中的机器人取放物件时工作环境的示意图。机器人20包括用于抓取物件的手爪24。该手爪24受机器人20的控制而执行相应的操作，如从特定的位置抓取目标物件或放置目标物件于特定的位置等。在本实施方式中，该手爪24为两个。在实际生产中，该机器人需要将目标物件40搬运到承载平台30上，或者从承载平台30抓取目标物件40。为了让机器人能准确地抓取/放置目标物件40，需要预先给机器人构建一个空间坐标系，并告知机器人在准确取放目标物件40时，其手爪24所在的位置（在下文中将机器人20的手爪24所在的位置简称为机器人的点位。）因此，机器人的点位对于机器人能否正常工作具有重要的价值。为此，本发明提供了一种机器人点位调节方法与系统。
具体请参见图3，其示出了本发明一实施方式中的机器人点位调节系统所应用的硬件环境的示意图。在本实施方式中，该机器人点位调节系统10安装并运行在一机器人中。该机器人包括，但不限于，输入输出单元21、存储器22以及控制器23。所述输入输出单元21用于供用户输入对应的命令并显示相应的信息内容给用户。在本实施方式中，所述输入输出单元21为一具有输入输出功能的触摸屏。在另一实施方式中，所述输入输出单元21包括键盘、触摸板等输入设备及显示屏等输出设备。所述存储器22可以是机器人20本身的内存，也可以是安全数字卡、智能媒体卡、快闪存储器卡等外部存储设备，用于存储所述机器人点位调节系统10的程序代码及其他数据。所述控制器23用于控制所述机器人20工作。所述控制器23可为中央处理器、单片机、数字信号处理器等。
该机器人点位调节系统10可基于放置目标物件40的承载平台30构建一空间直角坐标系。该空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与该承载平台30所在的平面平行。在所述空间直角坐标系构建后，该机器人点位调节系统10生成一提示信息，响应该提示信息在承载平台30的目标物件40的放置位置处固定一个导向规71(如图8所示)及在机器人20的手爪24上设置一与该导向规71相配套使用的固定座72(如图8所示)；根据预设的规则调整所述固定座72相对所述导向规71的位置；当所述固定座72相对所述导向规71的位置调整到正确位置时，根据该固定座72调整后的位置确定机器人20的手爪24的位置。如此，机器人点位调节系统10通过调整固定座72相对导向规71的位置确定机器人20准确抓取/放置物件时机器人20的手爪24所在的位置。
请参见图4，其示出了本发明一实施方式中的机器人点位调节系统10的功能模块示意图。该机器人点位调节系统10包括构建模块11、交互模块12、调整模块13、判断模块14及获取模块15。本发明所称的模块是指一种能够被机器人20的控制器23所执行并且能够完成特定功能的一系列程序命令段或固化于控制器23中的固件。关于各模块的功能将在图5所示的流程图中具体描述。
请参见图5，其示出了本发明一实施方式中的机器人点位调节方法的步骤流程图。根据具体的情况，该流程图的步骤顺序可以改变，某些步骤可以省略。
步骤51：构建模块11基于放置目标物件40的承载平台30构建一空间直角坐标系，该空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与所述承载平台30所在的平面平行。
在本实施方式中，构建模块11是基于放置在所述承载平台30上的一定位模具60(如图6所示)构建该空间直角坐标系。
请参见图6与图7，其示出了定位模具60的示意图。该定位模具60包括一固定部61与一移动部62。该固定部61通过螺丝等固定在承载平台30上，其上开设有一个L形的通轨611。该移动部62安装在手爪24上。移动部62上设一水平感应器621及一高度感应器622。该水平感应器621在机器人手爪24的带动下在该固定部61的L形的通轨611内滑动。水平感应器621上安装有探针623。当水平感应器621在L形的通轨611内滑动时，水平感应器621的滑动会带动探针623读取与该L形的通轨611的两条边所对应的数据，构建模块11根据水平感应器621上的探针623所读取到的数据构建一X与Y轴所在的平面。同时，高度感应器622上也安装有探针623。构建模块11根据高度感应器622上的探针623所读取到的数据构建该空间直角坐标系的Z轴。
步骤52：交互模块12在构建模块11构建完所述空间直角坐标系时生成一提示信息，并将该提示信息显示在输入输出单元21上；用户响应该提示信息在承载平台30上目标物件40的放置位置处固定一个导向规71，及在机器人20的手爪24上设置一与该导向规71相配套使用的固定座72。交互模块12还接收用户在完成该提示信息所要求的操作后通过输入输出单元21所输入的该提示信息已完成的反馈指令。
请参见图8与图9，其示出了导向规71及与其配套使用的固定座72的示意图。
该导向规71可通过螺丝或定位销等（图未示）固定在承载平台30上目标物件40的放置位置处。该导向规71设置有至少一定位孔711。在本实施方式中，定位孔711为两个。导向规71包括一底板712及位于底板712上的一凸台713。定位孔711设置在凸台713上。为了更好地确定手爪24取放目标物件40时手爪24所在的位置，该导向规71的形状与尺寸均与目标物件40相同。
固定座72与导向规71的定位孔711的对应位置处设有水平感应器721。在本实施方式中，固定座72上设有两个水平感应器721。固定座72上还设有一高度感应器722。其中，该两个水平感应器721对称地设置在高度感应器722的两侧。水平感应器721与高度感应器722上均安装有探针723。在本实施方式中，水平感应器721安装有三个探针723。该三个探针723位于同一圆周上。每一探针723与机器人的一信号输入/输出单元（图未示）进行通讯连接。当探针723与导向规71相接触时，与该探针723相连接的信号输入/输出单元控制在输入输出单元21显示一第一信号，例如1；当探针723与导向规71不接触时，与该探针723相连接的信号输入/输出单元控制在输入输出单元21显示一第二信号，例如0。
在本实施方式中，定位孔721直径为第一预设值如6.2cm，水平感应器721上的三个探针723围合而成的圆周的直径为第二预设值如6.0 cm。该第二预设值小于第一预设值。
步骤53：调整模块13在交互模块12接收到用户已完成上述提示信息所要求的操作后根据预设的规则调整固定座72相对导向规71的位置。
具体的，调整模块13根据与探针723相连接的信号输入/输出单元所输出的信号调整固定座72相对导向规71的位置。当信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，调整模块13根据一预设的规定调整固定座72相对导向规71的位置，使该信号输入/输出单元所输出的信号变为第二信号。其中，该预设的规则为沿X轴、Y轴、Z轴移动一行程，或绕Z轴旋转一个行程。每一行程为固定座72相对导向规71的位置改变一预设值，如0.05mm。
当只有一与水平感应器721上的探针723进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，调整模块13在X轴或Y轴上调整固定座72相对导向规71的位置，使该信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号。当同时有两个与水平感应器721上的探针723进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，调整模块13绕Z轴旋转固定座72，以调节固定座72相对导向规71的位置，使信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号。当与高度感应器722上的探针723进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号时，调整模块13在Z轴上调整固定座72相对导向规71的位置，使该信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号。
步骤54：判断模块14判断固定座72相对导向规71的位置是否调整到位？若是，则执行步骤55；若否，则返回步骤53。
在本实施方式中，当固定座72上的水平感应器721上的探针723均与导向规71不接触，且固定座72上的高度感应器722上的探针723与导向规71相接触到时，即与水平感应器721相连接的信号输入/输出单元所输出的信号均为第二信号，且与高度感应器722相连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，判断模块14判断固定座72相对导向规71的位置调整到位。此时，当机器人20的手爪24能准确地抓取到目标物件40。
步骤55：获取模块15获取固定座72相对导向规71的位置调整到位时机器人手爪24的点位坐标值并存储所获取的机器人手爪24的点位坐标值。
在本实施方式中，该位置是机器人手爪24在该空间直角坐标系中的坐标值。
本发明所提供的机器人点位调节系统与方法，通过基于放置目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系，并在该空间直角坐标系构建后，提示用户在承载平台的目标物件的放置位置处固定一个导向规及在机器人的手爪上设置一与该导向规相配套使用的固定座。之后，再根据预设的规则调整固定座相对导向规的位置；当固定座相对所述导向规的位置调整到正确位置时，根据该固定座调整后的位置确定机器人手爪的位置。如此，机器人点位调节系统与方法可实现机器人抓取或置放目标物件的点位调节的自动化，提高生成效率。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (19)

1.一种机器人的点位调节方法，所述机器人包括抓取目标物件用的手爪，其特征在于，所述方法包括步骤：
基于放置所述目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系，所述所述空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与所述承载平台所在的平面平行；
在所述空间直角坐标系构建后，生成一提示信息，响应所述提示信息在所述承载平台的目标物件的放置位置处固定一个导向规及在所述手爪上设置一与所述导向规相配套使用的固定座；
根据预设的规则调整所述固定座相对所述导向规的位置；及
当所述固定座相对所述导向规的位置调整到正确位置时，根据所述固定座调整后的位置确定所述手爪的点位坐标值。
2.如权利要求1所述的点位调节方法，其特征在于，所述导向规上设置有至少一定位孔，所述固定座上与所述定位孔的对应位置处设有水平感应器，所述固定座上还设有高度感应器，所述水平感应器与所述高度感应器上均至少设有一探针，每一探针均与机器人的一信号输入/输出端进行通讯连接，当所述探针与所述导向规相接触时，与所述探针相连接的信号输入/输出端输出一第一信号，当所述探针不与所述导向规接触时，与所述探针相连接的信号输入/输出端输出一第二信号。
3.如权利要求2所述的点位调节方法，其特征在于，所述预设的规则为根据与所述探针相连接的信号输入/输出单元所输出的信号调整所述固定座相对所述导向规的位置。
4.如权利要求3所述的点位调节方法，其特征在于，当与所述水平感应器上的探针进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，在X轴、Y轴上调整所述固定座相对所述导向规的位置，使所述信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号。
5.如权利要求3所述的点位调节方法，其特征在于，当与所述高度感应器上的探针进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号时，在Z轴上调整所述固定座相对所述导向规的位置，使所述信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号。
6.如权利要求3所述的点位调节方法，其特征在于，所述水平感应器上有三个探针，所述三个探针位于同一圆周上，所述定位孔的直径为第一预设值，所述三个探针所在的圆周的直径为第二预设值，其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。
7.如权利要求6所述的点位调节方法，其特征在于，当同时有两个与所述水平感应器上的探针进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，绕Z轴旋所述固定座以调节所述固定座相对所述导向规的位置，使所述信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号。
8.如权利要求1所述的点位调节方法，其特征在于，所述导向规的形状与所述目标物件的形状相同。
9.如权利要求1所述的点位调节方法，其特征在于，所述步骤“基于放置所述目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系”具体为：基于放置在所述承载平台上的一定位模具构建所述空间直角坐标系。
10.如权利要求9所述的点位调节方法，其特征在于，所述定位模具包括包括一固定部与一移动部，所述固定部固定在所述平台上，其上设有一个L形的通轨；所述移动部安装在所述手爪上，其上设有一水平感应器及一高度感应器，所述水平感应器在所述手爪的带动下在所述固定部的L形的通轨内滑动，根据所述水平感应器在L形的通轨内滑动所读取到的数据构建所述空间直角坐标系的X与Y轴所在的平面，根据所述高度感应器所读取到的数据构建所述空间直角坐标系的Z轴。
11.一种机器人的点位调节系统，应用于一机器人，所述机器人包括用于从承载平台上取放目标物件的手爪，其特征在于，所述点位调节系统包括：
一构建模块，用于基于放置所述目标物件的承载平台构建一空间直角坐标系，所述空间直角坐标系包括X、Y、Z轴，其中，X与Y轴所在的平面与所述承载平台所在的平面平行；
一交互模块，用于在所述空间直角坐标系构建后生成一提示信息及响应所述提示信息在所述承载平台的目标物件的放置位置处固定一个导向规及在所述手爪上设置一与所述导向规相配套使用的固定座；
一调整模块，用于根据预设的规则调整所述固定座相对所述导向规的位置；及
一获取模块，用于当所述固定座相对所述导向规的位置调整到正确位置时，根据所述固定座调整后的正确位置确定机器人手爪的点位坐标值。
12.如权利要求11所述的点位调节系统，其特征在于，所述导向规上设置有至少一定位孔，所述固定座上与所述定位孔的对应位置处设有水平感应器，所述固定座上还设有高度感应器，所述水平感应器与所述高度感应器上均至少设有一探针，每一探针均与机器人的一信号输入/输出端进行通讯连接，当所述探针与所述导向规相接触时，与所述探针相连接的信号输入/输出端输出一第一信号，当所述探针不与所述导向规接触时，与所述探针相连接的信号输入/输出端输出一第二信号。
13.如权利要求12所述的点位调节系统，其特征在于，所述预设的规则为根据与所述探针相连接的信号输入/输出单元所输出的信号调整所述固定座相对所述导向规的位置。
14.如权利要求13所述的点位调节系统，其特征在于，当与所述水平感应器上的探针进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，所述调整模块在X轴、Y轴上调整所述固定座相对所述导向规的位置，使所述信号输入单元所输入的信号为第二信号。
15.如权利要求13所述的点位调节系统，其特征在于，当与所述高度感应器上的探针进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号时，所述调整模块在Z轴上调整所述固定座相对所述导向规的位置，使所述信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号。
16.如权利要求13所述的点位调节系统，其特征在于，所述水平感应器上有三个探针，所述三个探针位于同一圆周上，所述定位孔的直径为第一预设值，所述三个探针所在的圆周的直径为第二预设值，其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。
17.如权利要求16所述的点位调节系统，其特征在于，当同时有两个与所述水平感应器上的探针进行通讯连接的信号输入/输出单元所输出的信号为第一信号时，所述调整模块绕Z轴旋所述固定座以调节所述固定座相对所述导向规的位置，使所述信号输入/输出单元所输出的信号为第二信号。
18.如权利要求11所述的点位调节系统，其特征在于，所述构建模块基于放置在所述承载平台上的一定位模具构建所述空间直角坐标系。
19.如权利要求18所述的点位调节系统，其特征在于，所述定位模具包括包括一固定部与一移动部，所述固定部固定在所述平台上，其上设有一个L形的通轨；所述移动部安装在所述手爪上，其上设有一水平感应器及一高度感应器，所述水平感应器在所述手爪的带动下在所述固定部的L形的通轨内滑动，所述构建模块根据所述水平感应器在L形的通轨内滑动所读取到的数据构建所述空间直角坐标系的X与Y轴所在的平面，根据高度感应器所读取到的数据构建所述空间直角坐标系的Z轴。
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