CN107272706A - 一种传送带跟踪方法、机器人和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及机器人领域，公开了一种传送带跟踪方法、机器人和计算机可读存储介质。本发明中的传送带跟踪方法中，传送带对应设有编码器和机器人；包括：机器人分别获取不同时刻的来自编码器的编码器值；机器人将各编码器值分别转换为传送带的位移值；机器人根据各位移值和对应的获取时刻，推算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式；机器人利用关系式计算出传送带的位移值。本发明实施方式中的传送带跟踪方法、机器人和计算机可读存储介质，使得机器人在跟踪传送带时，获得的目标位置更为精准。

Description

一种传送带跟踪方法、机器人和计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及机器人领域，特别涉及传送带跟踪的校准技术。

背景技术

传送带广泛的应用于和机器人搭配使用，其中一项主要的性能要求就是实现机器人可以精确的跟踪传送带。

目前的解决方案主要是利用传送带上的编码器、相机计算当前物体的位置信息以及传送带移动的位置距离，将这些数据反馈到控制器端，进行传送带的跟踪。具体的校准方案是：首先，在传送带初始位置，利用相机获取若干组点的坐标(X1，Y1)；接着，前述的若干组点进入机器人坐标系，传送带位移L1(传送带的位移距离由编码器的数据获得)，此时利用机器人获取前述若干组点的坐标(X2，Y2)；利用(X1，Y1)和(X2，Y2)计算实际位移距离L2；最后，比较L1和L2，获得位移距离的补偿值，利用这个补偿值即可校准传送带上编码器的数据，从而获得准确的位移值。

发明人发现，实际应用中，即使利用了上述校准方法，机器人在跟踪传送带时，还是会产生较大的误差，造成机器人对目标物的抓取失败，而且发明人还发现，误差会根据传送带运动速度的不同而不同，使得机器人在跟踪传送带时仍然不够精准。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种传送带跟踪方法、机器人和计算机可读存储介质，使得机器人在跟踪传送带时，获得的目标位置更为精准。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种传送带跟踪方法，传送带对应设有编码器和机器人；包括：机器人分别获取不同时刻的来自所述编码器的编码器值；所述机器人将所述编码器值转换为所述传送带的位移值；所述机器人根据所述位移值和对应的获取时刻，推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式；所述机器人利用所述关系式计算出所述传送带的位移值。

本发明的实施方式还提供了一种机器人，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的传送带跟踪方法。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的传送带跟踪方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：本申请发明人创造性地利用了公式推导的方式获取传送带的位移值，避免直接使用传送带的编码器数据进行位移值的转换，避免了编码器抖动造成的位移值错误。本发明的发明人对现有技术中跟踪传送带不精准的原因进行了分析，发现由于传送带的电机在工作时会产生抖动，从而影响了编码器输出数据的精度，而且这个抖动造成的数据误差会根据传送带的运行速度不同而不同，不能简单地用常量进行补偿。所以，发明人在发现上述原因后，提出了避免利用编码器数据直接转换传送带位移数据的方法，这样就可以巧妙地避免抖动造成的动态误差，同时因为位移值和位移时间的关系式由多组编码器值获得，使得推算出的运动路线更为稳定，获得的数据的精准度大大提高。可见，本发明实施方式中的传送带跟踪方法、机器人和计算机可读存储介质，使得机器人在跟踪传送带时，获得的目标位置更为精准。

作为进一步改进，在所述计算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式后，还包括：重复所述机器人根据所述位移值和对应的位移时间；以及所述推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式；若计算出的关系式中的参数变化超过预设值，则更新所述关系式；所述机器人利用关系式计算传送带位移值，具体包括：利用更新后的关系式计算出传送带的位移值。在一次获得关系式后，可以多次获取，如果出现变化，可以及时更新，使得关系式更为接近传送带的实际运行状态，获得的位移值更为准确。

作为进一步改进，推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式，具体为：利用线性拟合法，推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式。进一步限定利用线性拟合法获取关系式，由于传送带一般为匀速运动，所以拟合为直线关系式更符合传送带运行的实际。

作为进一步改进，还包括：获取所述编码器和所述机器人间的时延Δt；所述机器人利用所述关系式计算出传送带的位移值中，具体包括：利用所述Δt补偿位移时间；利用所述关系式和补偿后的位移时间，计算出所述传送带的位移值。由于发明人发现在机器人获取位移值的过程中存在各种时延，而时延也将影响数据的准确性，所以对位移时间进行补偿，可以快速准确地获取到更为准确的位移值。

作为进一步改进，所述Δt包括：传输时延和/或数据处理时延。

作为进一步改进，所述传送带上设有与所述机器人对应的相机；传送带跟踪方法还包括：获取所述相机的坐标系和所述机器人的坐标系间的转换误差；所述机器人利用所述关系式计算出传送带的位移值后，还包括：利用所述转换误差对所计算出的位移值进行补偿，获得补偿后的位移值。发明人发现由于相机坐标系和机器人坐标系间存在转换误差，所以对获得的位移值进行转换误差的补偿，可以获得更为准确的位移值。

作为进一步改进，所述转换误差利用所述传送带上目标位置的实际位移测得。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式中的传送带跟踪方法流程图；

图2是根据本发明第二实施方式中的传送带跟踪方法流程图；

图3是根据本发明第三实施方式中的传送带跟踪方法流程图；

图4是根据本发明第四实施方式中的机器人示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种传送带跟踪方法。传送带对应设有编码器和机器人。其流程如图1所示，具体如下：

步骤101，机器人分别获取不同时刻的来自编码器的编码器值。

具体的说，传送带上的编码器一般为旋转编码器，其输出的数值为每转脉冲数，实际应用中所采用的编码器的每转脉冲数可以从几十个到几千个，不同的每转脉冲数对应了不同的精度，所以选用时可以根据实际精度需求选用。

步骤102，机器人将各编码器值分别转换为传送带的位移值。

比如：编码器旋转一周输出360个脉冲，电机带动的螺杆导程是3.6毫米，那么一个脉冲代表位移百分之一毫米。这样，根据编码器值就可以转换为传送带的位移值。

步骤103，机器人根据各位移值和对应的获取时刻，推算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式。

具体的说，获取时刻可以由机器人自己获得，更具体的说，机器人可以对自带控制器的程序执行次数计数，自行设定起始时刻，结合程序执行时间，即可计算出与位移值对应的位移时间。

需要说明的是，本实施方式中利用线性拟合法推算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式，具体的说，本实施方式利用最小二乘法进行数据拟合，得到传送带平稳运行的公式，拟合出的关系式可以为：

y(t)＝kx(t)+b； (1)

其中，x(t)为位移时间，y(t)为传送带的位移值，k和b为常量。

步骤104，机器人利用关系式计算出传送带的位移值。

具体的说，当需要测算传送带的位移值时，机器人利用处理器的程序执行时间获取位移时间，从而将位移时间带入上式(1)，即可获得对应的位移值。

此外，还需要说明的是，机器人在获得关系式后，后续过程可以直接沿用，也可以多次获取，对这个关系式进行动态更新。更新时，如果关系式中的参数出现变化，可以及时更新，使得关系式更为接近传送带的实际运行状态，获得的位移值更为准确。具体的更新方法可以是：在计算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式后，还包括：重复机器人根据位移值和对应的位移时间；以及推算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式；若计算出的关系式中的参数变化超过预设值，则更新关系式。对应的，机器人在计算传送带位移值时，利用更新后的关系式计算出传送带的位移值。

值得一提的是，本发明的发明人发现，实际传送带运动可能出现打滑、运动启停、相机校准误差大等情况，进而影响机器人的跟踪精度。而且发明人着重分析了传送带在不同运动速度时，造成不同误差的原因。发现传送带系统中存在动态误差，而动态误差主要由编码器的抖动造成，所以提出了避免直接采用编码器数据转换为位移值的传送带跟踪方法。

本实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：本申请发明人创造性地利用了公式推导的方式获取传送带的位移值，避免直接使用传送带的编码器数据进行位移值的转换，避免了编码器抖动造成的位移值错误。本发明的发明人对现有技术中跟踪传送带不精准的原因进行了分析，发现由于传送带的电机在工作时会产生抖动，从而影响了编码器输出数据的精度，而且这个抖动造成的数据误差会根据传送带的运行速度不同而不同，不能简单地用常量进行补偿。所以，发明人在发现上述原因后，提出了避免利用编码器数据直接转换传送带位移数据的方法，这样就可以巧妙地避免抖动造成的动态误差，同时因为位移值和位移时间的关系式由多组编码器值获得，使得推算出的运动路线更为稳定，获得的数据的精准度大大提高。可见，本实施方式中的传送带跟踪方法使得机器人在跟踪传送带时，获得的目标位置更为精准。

本发明的第二实施方式涉及一种传送带跟踪方法。第二实施方式是在第一实施方式上做的进一步改进，主要改进之处在于：本发明第二实施方式中，对位移时间进行了补偿，可以快速准确地获取到更为准确的位移值。

本实施方式中传送带跟踪方法的流程图如图2所示，具体如下：

步骤201和步骤202与第一实施方式中的步骤101和步骤102相类似，在此不再赘述。

步骤203，获取编码器和机器人间的时延(即“Δt”)。

具体的说，Δt可以包括：传输时延和数据处理时延，或两者中的任意一个。更具体的说，传输时延可以是网络传输延迟，数据处理时延可以是机器人的处理器对数据进行处理所产生的延迟。

值得一提的是，本步骤的获取时机不一定在步骤201和步骤202之后，也可以是之前，或者同时，在此不再列举。

步骤204与第一实施方式中的步骤103相类似，在此不再赘述。

步骤205，利用时延补偿位移时间。

具体的说，本步骤中的时延即步骤203中获取到的Δt，位移时间为待跟踪的传送带的位移时间，假设位移时间为t，那么补偿后的位移时间即为：t+Δt。

步骤206，利用关系式和补偿后的位移时间，计算出传送带的位移值。

具体的说，假如关系式为y(t)＝kx(t)+b，那么将补偿后的位移时间代入，位移值可以根据下式计算：y(t)＝kx(t+Δt)+b。

值得一提的是，步骤205和206即为机器人利用关系式计算出传送带的位移值的过程。

本申请的发明人发现，由于编码器和机器人有一定的距离，所以编码器数据被传到机器人时，有一定的网络时延，所以这个网络时延会产生不小的跟踪误差，这个网络时延即为“网络传输时延”。另外，机器人在进行上述处理时，也会产生一定的延迟。可见，在机器人获取位移值的过程中存在各种时延，而时延也将影响数据的准确性，所以对位移时间进行补偿，可以快速准确地获取到更为准确的位移值。

本发明的第三实施方式涉及一种传送带跟踪方法。第三实施方式是在第一实施方式上做的进一步改进，主要改进之处在于：本发明第三实施方式中，考虑了现有用于校准传送带而引入的相机，分析了相机将带来的新的误差，从而对获得的位移值进行转换误差的补偿，可以获得更为准确的位移值。

本实施方式中传送带跟踪方法的流程图如图3所示，具体如下：

步骤301和步骤302与第一实施方式中的步骤101和步骤102相类似，在此不再赘述。

步骤303，获取相机的坐标系和机器人的坐标系间的转换误差。

具体的说，转换误差可以利用传送带上目标位置的实际位移测得。比如预先测试若干个目标位置，测算实际的位置差，即获得该转换误差。

步骤304和步骤305与第一实施方式中的步骤103和步骤104相类似，在此不再赘述。

步骤306，利用转换误差对所计算出传送带的位移值进行补偿，获得补偿后的位移值。

具体的说，本发明人发现实际应用中利用相机校准时，相机本身会产生误差，存在静态误差的主要现象就是无论传送带的速度多大，跟踪的偏差基本维持在恒定值，所以可以称之为静态误差。具体的说，由于光线、机器人运动误差等原因，无法精确的将相机坐标下下的物体位置坐标转换到机器人坐标系下的位置坐标，这期间产生的误差就是静态误差。

可见，本实施方式是在传送带跟踪方法中叠加了调整静态误差的方法，如果转换误差为d，那么补偿后的位移值即为y(t)＝kx(t)+b+d。

另外，值得一提的是，机器人也可以先利用位移值计算出跟踪目标的坐标，再根据坐标偏移量对坐标进行修正。主要是在系统中增加外部修改相机坐标系的偏移量dx、dy；在保证传送带匀速运动下，通过不断的调整dx，dy；最终保证机器人可以准确的跟踪物体。也就是说，在机器人获得位移值y(t)后，根据来自相机坐标系的坐标获得在机器人坐标系下的坐标，再对目标位置的坐标增加一个常量(dx,dy)，使得修正后的坐标更为接近实际跟踪的目标位置。

可见，发明人发现由于传送带在位移过程中，目标位置会从相机可视区进入机器人可视区，而且初始位置在相机可视区时，超出了机器人可视区，所以在传送带跟踪时，必须解决两个可视区的校准问题。所以，在本实施方式中的传送带跟踪方法对获得的位移值进行转换误差的补偿，可以获得更为准确的位移值。

还需说明的是，本实施方式中提到的转换误差的补偿方法和第二实施方式中提到的时延补偿的方法可以叠加使用，使得获得的位移值更加精准。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第四实施方式涉及一种机器人，如图4所示，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上述第一实施方式至第三实施方式中任意一个传送带跟踪方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本发明第五实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种传送带跟踪方法，其特征在于，传送带对应设有编码器和机器人；包括：

机器人分别获取不同时刻的来自所述编码器的编码器值；

所述机器人将各所述编码器值分别转换为所述传送带的位移值；

所述机器人根据各所述位移值和对应的获取时刻，推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式；

所述机器人利用所述关系式计算出所述传送带的位移值。

2.根据权利要求1所述的传送带跟踪方法，其特征在于，在所述计算出基于传送带的位移值和位移时间的关系式后，还包括：

重复所述机器人根据所述位移值和对应的位移时间；以及所述推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式；

若计算出的关系式中的参数变化超过预设值，则更新所述关系式；

所述机器人利用关系式计算传送带位移值，具体包括：利用更新后的关系式计算出传送带的位移值。

3.根据权利要求1所述的传送带跟踪方法，其特征在于，所述推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式，具体为：利用线性拟合法，推算出基于所述传送带的位移值和位移时间的关系式。

4.根据权利要求1所述的传送带跟踪方法，其特征在于，还包括：获取所述编码器和所述机器人间的时延Δt；

所述机器人利用所述关系式计算出传送带的位移值中，具体包括：

利用所述Δt补偿位移时间；

利用所述关系式和补偿后的位移时间，计算出所述传送带的位移值。

5.根据权利要求4所述的传送带跟踪方法，其特征在于，所述Δt包括：传输时延和/或数据处理时延。

6.根据权利要求1所述的传送带跟踪方法，其特征在于，所述传送带上设有与所述机器人对应的相机；

所述传送带跟踪方法还包括：获取所述相机的坐标系和所述机器人的坐标系间的转换误差；

所述机器人利用所述关系式计算出传送带的位移值后，还包括：

利用所述转换误差对所计算出的位移值进行补偿，获得补偿后的位移值。

7.根据权利要求6所述的传送带跟踪方法，其特征在于，所述转换误差利用所述传送带上目标位置的实际位移测得。

8.一种机器人，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一所述的传送带跟踪方法。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的传送带跟踪方法。