CN107775664B

CN107775664B - 控制器位置控制性能测试方法及装置

Info

Publication number: CN107775664B
Application number: CN201710991005.9A
Authority: CN
Inventors: 何国田; 汤登峰; 王芬; 梅峻峰; 邱俊; 秦朗; 王松; 王贤福; 赵飞亚
Original assignee: Chongqing Luban Robotics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chongqing hi tech development and Construction Investment Group Co.,Ltd.
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2018-08-28
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN107775664A

Abstract

本发明提供了一种控制器位置控制性能测试方法及装置，涉及机器人技术领域，以缓解现有技术中存在的没有对控制器单项性能测试方法的问题，能够对控制器位置控制性能进行单独测试，并能够扩充控制器其它功能和性能检测，形成标准化、程序化的测试方法。该方法包括设置机器人运动路径，运动路径包括初始点位置坐标和终点位置坐标；采集控制器的脉冲信息；利用机器人逆运动学公式对初始点位置坐标和终点位置坐标分别计算，得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角；基于初始点位置电机转角和终点位置电机转角，得到运动路径的电机理论转角；基于脉冲信息，得到所述运动路径的电机实际转角；计算电机实际转角和电机理论转角的偏差值。

Description

控制器位置控制性能测试方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种控制器位置控制性能测试方法及装置。

背景技术

近几年机器人发展迅猛，应用越来越广。工业和一些特殊领域对机器人技术要求也越来越高。控制器是机器人核心部件，其功能和性能好坏直接决定了机器人的功能和性能。传统检测机器人的方法有：采用全实物的机器人进行运动，然后用仪器或者传感器进行检测。人工记录运动数据，进行计算分析，最后进行评价。或者用软件进行离线分析、评价。缺点是真实机器人占地空间大，过程繁琐，检测和评价方法没有形成标准化和程序化。

此外，在对机器人控制器控制性能的测试中，没有单项性能测试技术对控制器位置控制性能进行单独测试。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种控制器位置控制性能测试方法及装置，能够对控制器位置控制性能进行单独测试，以弥补现有技术中没有对控制器单项性能测试的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制器位置控制性能测试方法，用于机器人控制器位置控制性能检测，其中，该控制器位置控制性能测试方法包括：

设置机器人运动路径，所述运动路径包括初始点位置坐标和终点位置坐标；

采集控制器的脉冲信息；

利用机器人逆运动学公式对所述初始点位置坐标和终点位置坐标分别计算，得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角；

基于所述初始点位置电机转角和终点位置电机转角，得到所述运动路径的电机理论转角；

基于所述脉冲信息，得到所述运动路径的电机实际转角；

计算所述电机实际转角和所述电机理论转角的偏差值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该控制器位置控制性能测试方法还包括：

采用所述偏差值评价所述控制器的位置控制性能。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该方法还包括：

建立位置控制准确度评价标准。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该控制器位置控制性能测试方法还包括：

基于所述评价标准输出评价结果。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该控制器位置控制性能测试方法还包括：

将所述评价结果进行展示。

第二方面，本发明实施例还提供一种控制器位置控制性能测试装置，其中，包括：

路径模块，用于设置机器人运动路径，所述运动路径包括初始点位置坐标和终点位置坐标；

采集模块，用于采集控制器的脉冲信息；

计算模块，用于利用机器人逆运动学公式对所述初始点位置坐标和终点位置坐标分别计算，得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角；

基于所述脉冲信息，得到所述运动路径的电机实际转角；

计算所述电机实际转角和所述电机理论转角的偏差值。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该控制器位置控制性能测试装置还包括：

评价模块，用于采用所述偏差值评价所述控制器的位置控制性能。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，该控制器位置控制性能测试装置还包括：

标准建立模块，用于建立位置控制准确度评价标准。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述评价模块还用于基于所述评价标准输出评价结果。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，该控制器位置控制性能测试装置还包括：

展示模块，用于将所述评价结果进行展示。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的控制器位置控制性能测试方法及装置，其中，该方法包括设置机器人运动路径，运动路径包括初始点位置坐标和终点位置坐标；采集控制器的脉冲信息，所述脉冲信息包括脉冲信号的个数信息、时间信息和单个脉冲转角信息；利用机器人逆运动学公式对初始点位置坐标和终点位置坐标分别计算，得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角；基于初始点位置电机转角和终点位置电机转角，得到运动路径的电机理论转角；基于脉冲信息，得到运动路径的电机实际转角；计算电机实际转角和电机理论转角的偏差值。因此，本发明实施例提供的技术方案中，通过设置运动路径、然后采集控制器输出的控制信号的脉冲信息，经由运动学计算得到偏差值，来表征位置偏差，实现了对控制器位置控制性能的测试，同时该方法简单易行，且能够单独测试实施，提高了测试效率和准确度，并且此项性能的检测方法及装置，可以运用到控制器的其它功能和性能的检测评价，有利于检测方法和评价标准的标准化和程序化。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种控制器位置控制性能测试方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种控制器位置控制性能测试方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的第一种控制器位置控制性能测试装置的结构框图；

图4为本发明实施例三提供的第二种控制器位置控制性能测试装置的结构框图；

图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图；

图6为本发明实施例五提供的控制器性能测试方法流程图；

图7为本发明实施例提供五的控制器控制性能测试系统示意图；

图8为本发明实施例还提供了一种控制器测试平台的结构示意图。

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技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

现阶段集检测系统、检测方法、评价标准于一体的检测设备国内技术尚未成型。其难点在于测试方法及评价标准，难以建立，未形成程序化。

目前，在对机器人控制器控制性能的测试中，尚未有对控制器位置控制性能的单项性能测试技术进行单独测试的技术。

基于此，本发明实施例提供了一种控制器位置控制性能测试方法及装置，能够对控制器位置控制性能进行单独测试，以弥补现有技术中没有对控制器单项性能测试的缺陷，并且此项性能的检测方法及装置，可以运用到控制器的其它功能和性能的检测评价，有利于检测方法和评价标准的标准化和程序化。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的控制器位置控制性能测试方法进行详细介绍。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供了一种控制器位置控制性能测试方法，可应用于机器人控制器位置控制性能检测领域，该方法包括：

步骤S101：设置机器人运动路径，上述运动路径包括初始点位置坐标和终点位置坐标。

步骤S102：采集控制器的脉冲信息。

其中，上述脉冲信息包括脉冲信号的个数信息、时间信息和单个脉冲转角信息。

具体的，在机器人基于运动路径运动过程中，采用计数器和/或定时器对控制器的多路脉冲控制信号进行统计和计时，得到多路脉冲信号的个数信息，N1，N2，N3，…，单位(个)；时间信息：T1，T2，T3，…，单位(秒)，其中，T1表示第一路脉冲控制信号中的第一个脉冲信号与最后一个脉冲信号的时间差，T2表示第二路脉冲控制信号中的第一个脉冲信号与最后一个脉冲信号的时间差，同理得到T3，…；每路脉冲控制信号对应的单个脉冲转角信息：q1、q2、q3，…，单位(度)，这里需要指出的是，每路脉冲控制信号对应的单个脉冲转角信息是指每路脉冲控制信号所控制(对应)的电机的一个固定参数，可以通过读取电机的出厂参数信息获得。此外，由每路的单个脉冲转角信息除以该路的时间信息还可以计算得到角速度。

需要说明的是，控制器与机器人并联连接，通过输出多路脉冲控制信号能够实现多自由度机器人的控制，进一步的是，上述机器人可以是DELTA、SCARA或者6自由度机器人的任意一种。当然，机器人可以是实体机器人，也可以是虚拟机器人。

本实施例优选的是，每路脉冲控制信号输出给同一型号的电机，使得每路脉冲脉冲控制信号对应的单个脉冲转角信息均为q，下面即以同一型号的电机(或者说所有路脉冲控制信号的单个脉冲转角信息均为q)为例进行说明。

步骤S103：利用机器人逆运动学公式对初始点位置坐标和终点位置坐标分别计算，得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角。

具体的，采用并联机器人逆运动学公式对初始点位置坐标和终点位置坐标分别求解得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角。

本实施例以DELTA并联机器人采用的逆运动学公式为例对电机转角计算方法进行简要说明：

t_i＝tan(0.5θ_i) (2)

式(1)中的中间参数Ki、Ui、Vi均为已知量，上述中间参数的计算式如下：

U₃＝-2(R-r+y)

上述计算式中，(x，y，z)代表点位置坐标，例如初始点A位置坐标(X1，Y1，Z1)，终点B位置坐标(X2，Y2，Z2)；L1：主动杆的长度；L2：从动杆的长度；R：机器人静平台外接圆半径；r：机器人动平台外接圆半径。由于x、y、z、L1、L2、R、r都为已知量，即可计算出中间参数Ki、Ui、Vi(只是设定的中间常数)；然后将中间参数分别代入式(1)算出得到t1、t2、t3；最后将t1、t2、t3分别代入式(2)计算得到电机转角(电机的输入角)：θ1、θ2、θ3。

步骤S104：基于初始点位置电机转角和终点位置电机转角，得到运动路径的电机理论转角。

具体的，电机理论转角为终点位置电机转角与初始点位置电机转角之差。

步骤S105：基于脉冲信息，得到运动路径的电机实际转角。

具体的，电机实际转角为运动路径中每路脉冲信号的个数与该路电机的单个脉冲转角q的乘积。

步骤S106：计算电机实际转角和所述电机理论转角的偏差值。

需要说明的是，步骤S104、S105仅为描述方便使用，并不代表其先后顺序，也可以在S103之后执行S105，然后执行S104，图中仅是一种具体实施方式，不应理解为对本发明实施例的限制。

本发明提供的控制器位置控制性能测试方法通过设置运动路径、然后采集控制器输出的控制信号的脉冲信息，经由运动学计算得到偏差值，来表征位置偏差，实现了对控制器位置控制性能的测试，同时该方法简单易行，且能够单独测试实施，提高了测试效率和准确度。

基于对成本因素及测试便捷性等因素的综合考虑，本发明实施例采用3自由度DELTA虚拟并联机器人对该方法进行示例性说明。

首先设置虚拟并联机器人末端的运动路径，从初始点A运动到终点B，记录点A位置坐标(X1，Y1，Z1)，点B位置坐标(X2，Y2，Z2)，需要指出的是，上述点的位置坐标采用XYZ三维笛卡尔坐标系(这里指以机器人动平台建立的动坐标系)。

其次，采集控制器的3路脉冲控制信号并计数，得到三路脉冲信号个数信息：N1、N2和N3；对脉冲信号时间计数，得到时间信息：T1、T2和T3，单个脉冲转角q；进一步运算得到从点A运动到点B虚拟机器人电机实际转角为：(N1×q，N2×q，N3×q)。

然后利用并联机器人逆运动学公式对点A位置坐标(X1，Y1，Z1)、点B位置坐标(X2，Y2，Z2)求解，得到点A的电机转角(Q1，Q2，Q3)，点B的电机转角(α1，α2，α3)，可以进一步求得从点A运动到点B虚拟机器人电机理论转角为：(α1-Q1，α2-Q2，α3-Q3)。

因此，虚拟并联机器人从点A运动到点B电机实际转角与理论转角的偏差为：(|α1-Q1-N1×q|,|α2-Q2-N2×q||,|α3-Q3-N3×q|)。

实施例二：

如图2所示，本发明实施例提供了另一种控制器位置控制性能测试方法，并且此项性能的检测方法及装置，可以运用到控制器的其它功能和性能的检测评价。该方法基于实施例一，与实施例一的区别在于，考虑到并联机器人运动学目前无正解，不能直接计算末端位置偏差，如何评价控制器位置准确度的问题，该方法还包括评价步骤：

步骤S107：采用偏差值评价所述控制器的位置控制性能。

由于并联机器人运动学目前无正解，不能直接计算末端位置偏差，因此本发明实施例采用电机实际转角与理论转角的偏差值判断末端位置偏差，间接评价控制器的位置控制准确度。

考虑到目前尚没有一种控制器位置控制准确度的评价标准，本发明实施例还包括：

步骤S108：建立位置控制准确度评价标准。

具体的，分别对多种主流控制器和待测控制器进行测试，计算偏差值，生成位置控制准确度评价表，基于位置控制准确度评价表，建立位置控制准确度评价标准。主流控制器可以是keba、固高、卡诺普、KUKA、ABB、安川、倍福、发那科、贝加莱、众为兴、华中数控的一种或者多种，待测控制器包括但不限于：keba、固高、卡诺普、KUKA、ABB、安川、倍福、发那科、贝加莱、众为兴、华中数控的一种。

本发明实施例采用实施例一提及的方法对上述主流控制器中的7种以及上述待测控制器的一种进行多次测试、统计、计算，生成位置控制准确度评价表(如表1所示)。

表1控制器的位置控制准确度评价表

根据上述基于位置控制准确度评价表，建立位置控制准确度评价标准，具体的，评价标准采用评分规则进行评价，该评分规则公式如下：

S＝Kh/(M－N)

式中，S代表待测控制器的评分；K为预设系数，通常取30-50，h表示待测控制器测量平均值；M代表主流控制器测量最大值，N代表主流控制器测量最小值。

评分规则以满分100分，及格分根据实际技术需求设定(通过设定K值，本发明实施例选取的K值为40，即S＝40h/(M－N)对待测控制器进行评价)，评分分数越高，则控制器控制准确度越好。

需要说明的是，由于采用标准虚拟机器人作为参照，其对运动位置准确度无影响，只考虑控制器的影响，符合单一变量的原则，保证了结果的准确度，提高了测试的准确性，同时，可以对每个控制器的测试结果进行对比查看，为用户提供直观的体验。当然，为了进一步提高测试的准确性，可以添加测试的主流控制器，增加测试次数，进行多次统计计算，对评价表进行更新，完善评价标准，以更好的满足控制器的位置准确度评价需求。

步骤S109：基于评价标准输出评价结果。

具体的，基于评价标准述位置控制准确度进行评价，输出评价结果至服务器，由服务器进行存储备份，方便以后查看及对比，以及对位置控制准确度评价表进行调整更新，以更好的满足实际测试需求，提高测试结果准确度。

考虑到如何使用户更加直观的了解控制器的测试结果，该方法还包括展示步骤。

步骤S110：将评价结果进行展示。

具体的，将评价结果以图、表的形式或者评分结果的一种或者多种进行展示，该评分结果包括直接测量得到的评分、评分标准以及相关控制器的评分。例如，可以采用评价表结合评分的形式将评价结果通过显示系统呈现给测试用户，相比于现有技术中直接将结论(测试误差较大、不准确等一个简单的结论)以纸质形式呈现给用户的方式，使测试用户能够更加直观的得知结果，由用户去查看对比，给用户直观的感受，提高了测试用户的体验度和满意度。

实施例三：

图3示出了本发明实施例提供的第一种控制器位置控制性能测试装置的结构框图，该装置可应用于电子设备，可应用于机器人控制器位置控制性能检测领域，包括：

路径模块10，用于设置机器人运动路径，该运动路径包括初始点位置坐标和终点位置坐标。

采集模块20，用于采集控制器的脉冲信息。

计算模块30，用于利用机器人逆运动学公式对上述初始点位置坐标和终点位置坐标分别计算，得到初始点位置电机转角和终点位置电机转角。

计算模块30还用于基于初始点位置电机转角和终点位置电机转角，得到运动路径的电机理论转角；以及用于基于脉冲信息，得到运动路径的电机实际转角；计算电机实际转角和所述电机理论转角的偏差值。

图4示出了本发明实施例提供的第二种控制器位置控制性能测试装置的结构框图，基于图3，该控制器位置控制性能测试装置还包括：

评价模块40，用于采用所述偏差值评价所述控制器的位置控制性能。

优选地，上述装置还包括：标准建立模块50，用于建立位置控制准确度评价标准。

进一步地，上述评价模块40还用于基于所述评价标准输出评价结果。

优选地，上述装置还包括：展示模块60，用于将所述评价结果进行展示。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，该存储器用于存储一条或多条计算机指令，上述一条或多条计算机指令被上述处理器执行，以实现上述各实施例中提及的控制器位置控制性能测试方法的步骤。

参见图5所示的电子设备的结构示意图，该电子设备包括：处理器，存储器，总线和通信接口，所述处理器、通信接口和存储器通过总线连接；处理器用于执行存储器中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接。

总线可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器用于存储程序，所述处理器在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。

处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的控制器位置控制性能测试装置和电子设备，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，控制器位置控制性能测试装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述实施例中涉及的控制器位置控制性能测试方法的步骤。

实施例五：

图6为本发明实施例提供的控制器性能测试方法流程图，该控制器性能测试方法包括如下步骤：

步骤S610，采集控制器的控制性能信息。

由于待测量控制器具有多种品牌或型号，其输出的数据具有多种通信标准，因此为了进行正常数据通讯，需要提供有对数据进行转换的中间设备，在这里为多路转换器。多路转换器将控制器的输出信息进行处理并匹配发送至数据采集系统；数据采集系统对控制器的输出信息进行分析处理，获取到控制器实际输出的运动指令。根据机器人不同的移动过程，运动指令对应有不同的控制性能信息，比如位姿、直线、圆弧和位置控制等方面的信息。

具体的，步骤S610可以通过如下步骤实现：

a、采集控制器的第一输出信息，并对第一输出信息进行转换和匹配，生成第二输出信息。

b、对第二输出信息进行统计与计时，得到控制性能信息。

具体的，多路转换器直接获取控制器的第一输出信息，将第一输出信息转换为与数据采集系统相匹配的第二输出信息，完成通讯标准的转换并将第二输出信息传输至数据采集系统；数据采集系统具有A/D输入、D/A输出、计时/定时器及其他多种工作模块，能够完成对第二输出信息的分析(统计、计时、计算等)，得到控制性能信息。

步骤S620，对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息。

具体的，通过控制电脑安装调用与控制性能信息相匹配测试工具包，测试工具包中含有控制算法，根据控制算法对对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息。控制算法为包括运动学公式的计算程序，运动学参数信息包括末端位置、速度、加速度、转角、角速度、角加速度、运动轨迹等多种参数。

步骤S630，根据评价标准对运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息；

具体的，按照包括统计、计算和参照标准等方面的评价标准的评价程序对运动学参数信息进行评价，输出评价结果信息。另外，评价结果信息可以反馈给控制器，以使控制器在运动过程中根据反馈的评价结果信息对输出的数据信息进行调整。

步骤S640，将运动学参数信息与评价结果信息输出显示。

具体的，运动学参数信息与评价结果信息可以以图表、评价表、三维图形或其他方式在显示系统的界面上进行展示。

进一步的，控制器性能测试方法还可以包括：根据上述评价结果信息对第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。

具体的，控制电脑将评价结果信息反馈给控制器，控制器在运动过程中根据反馈的评价结果信息对第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。

考虑到控制器运动控制测试主要包括重复定位精度测试、直线轨迹精度测试、空间圆弧轨迹精度测试和位置控制准确度测试四方面内容。针对以上四方面内容，对控制器控制性能测试方法中步骤S620做具体的展开描述。

第一种、当控制性能信息包括位姿信息，运动学参数信息包括重复定位精度信息的情况下，控制器控制性能测试方法中步骤S620的实现可以包括如下步骤：

首先，通过设定第一负载值、第一速度阈值、预设位置信息和第一循环次数，得到第一测试预设条件。

具体的，第一测试预设条件如表2所示。

表2

负载	速度	位置	循环次数
				0％额定负载	50％、100％额定速度	P1-P2-P3-P4-P5	30

其次，根据第一测试预设条件控制机器人进行位置移动，得到位姿信息。

具体的，测量方法从P1开始，机器人依次移动到P5、P4、P3、P2、P1循环测量30次，每次在到达端进行测量，得到位姿信息。

最后，根据控制算法对位姿信息进行分析计算，得到重复定位精度信息。

具体的，在第一速度阈值为50％和100％额定速度的情况下，分两组依次记录P5、P4、P3、P2和P1的重复精度值，并分别计算平均值和最大值，以此分析得到得到重复定位精度信息。

第二种、当控制性能信息包括拟合直线信息，运动学参数信息包括空间直线轨迹精度信息的情况下，控制器控制性能测试方法中步骤S620的实现还可以包括如下步骤：

1)，通过设定第二负载值、第二速度阈值、预设直线信息和第二循环次数，得到第二测试预设条件；

具体的，第二测试预设条件如表3所示。

表3

负载	速度	直线	循环次数
				0％额定负载	8m/min，20m/min，40m/min	P2-P4-P2	3
0％额定负载	8m/min，20m/min，40m/min	P3-P5-P3	3

2)，根据第二测试预设条件控制机器人进行直线移动，得到拟合直线信息；

3)，根据控制算法对拟合直线信息进行分析计算，得到空间直线轨迹精度信息。

具体的，从P2开始，机器人移动到P3，再回到P2循环3次。控制器采用自动触发模式采集位置信息，拟合出一条直线，得到拟合直线信息。该直线的最大拟合偏差定为空间直线轨迹精度。P3-P5-P3直线轨迹测试方法同理。

第三种、当控制性能信息包括拟合圆弧信息，运动学参数信息包括空间圆弧轨迹精度信息的情况下，控制器位置控制性能测试方法中步骤S620的实现还可以包括如下步骤：

首先设定第三测试预设条件，第三测试预设条件包括第三负载值、第三速度阈值、预设直径信息和第三循环次数。

具体的，第三测试预设条件如表4所示。

表4

负载	速度	直径	循环次数
				0％额定负载	8m/min，20m/min，40m/min	400mm	3

然后根据第三测试预设条件控制机器人进行圆弧移动，得到拟合圆弧信息。

最后根据控制算法对拟合圆弧信息进行分析计算，得到空间圆弧轨迹精度信息。

具体的，机器人使用圆弧插补，轨迹为以P1为圆心，在测试平面内测试轨迹的内切圆，循环三次，控制器采用自动触发模式采集数据，最后拟合一个圆，得到拟合圆弧信息。圆弧的最大拟合偏差定义为空间圆弧轨迹精度。

第四种、当控制性能信息包括电机实际转角信息和电机理论转角信息，运动学参数信息包括位置控制精度信息的情况下，控制器位置控制性能测试方法中步骤S620的实现可以参照实施例一或者实施例二的方法实施，为了简洁，在此不再赘述。

图7为本发明实施例提供的控制器控制性能测试系统示意图。

参照图7，控制器控制性能测试系统包括：

采集单元100，用于采集控制器的控制性能信息。

控制检测单元200，用于对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息。

评价单元300，用于根据评价标准对运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息。

显示单元400，用于将运动学参数信息与评价结果信息输出显示。

根据本发明的示例性实施例，采集单元100包括：

多路转换器110，用于采集控制器的第一输出信息，并对输出信息进行转换和匹配，生成第二输出信息。

数据采集系统120，用于对第二输出信息进行统计与计时，得到控制性能信息。

根据本发明的示例性实施例，控制器控制性能测试系统还包括：

控制器500，用于根据评价结果信息对第一输出信息进行调整，生成第三输出信息。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的控制器控制性能测试方法及系统，其中，该控制器控制性能测试方法包括：采集控制器的控制性能信息，根据控制算法对控制性能信息进行分析计算，得到运动学参数信息，根据评价标准对运动学参数信息进行评价，得到评价结果信息，将运动学参数信息与评价结果信息输出显示。本发明可以简化测试方法，提高工作效率。

本发明实施例所提供的进行控制器控制性能测试方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面控制器控制性能测试方法的步骤，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

参照图8，该控制器测试平台包括供电系统、控制器、电气输入输出装置、多路转换器、数据采集系统、控制电脑、服务器和显示系统，其中，控制电脑中包括虚拟机器人、数据处理系统和测试工具包。

供电系统为其他组成部分提供工作电压。电气输入输出装置可采集控制器的其它通用接口输出信号，或仿真外部安全控制器或其它输入信号，如急停按钮。测试仪器主要包括数字示波器、逻辑分析仪和万用表等，主要用于对控制器输出接口电气性能进行测试。多路转换器将不同品牌、型号的机器人控制器输出的数据信息进行处理、匹配后发送至数据采集系统进而控制虚拟机器人运动。数据采集系统监控并采集控制器的运动指令，该运动指令包含控制性能信息。虚拟机器人提供三个测试模型，包括6自由度机器人、SCARA机器人和DELTA机器人，可以实现机器人本体运动学、运力学仿真，通过修改参数来模拟真实机器人各种工作状态；还可以实现编码器、安全控制、报警等I/O信号仿真，并可通过制器通用连接设备与控制器进行信号交互；还集成多种通讯协议解析功能，将控制器控制信号转换成虚拟机器人各种运动。控制电脑将控制器输出的运动指令经数据处理系统处理并保存至服务器中，在对运动指令进行测试处理的过程中，需要安装调用测试工具包。显示系统用来显示测试过程中的各种数据以及对测试过程的控制，可以包括多个显示器，分别用来显示测试的主界面、测量过程中各种参数配置、测试过程数据及三维仿真机器人图形以及评价结果信息等，并对上述内容可以进行打印设置。

虚拟机器人运动过程中可以反馈运行状态到控制器，控制器根据反馈回的评价结果信息，通过自带的控制算法(如PID算法)对下一周期的运动控制信号适当调整。

需要说明的是，测试工具包是为支持机器人控制检测的程序系统，能够支持上述运动学测试、报文解析等功能。

具体的，1运动学测试工具包

以插补运算为例：通过调整“F＝”的数值调整速度的测试。然后用“x＝”和“y＝”从给x、y赋值。然后测试相应的插补运算。

2报文解析工具包

报文解析主要包含两个核心功能，分别是控制器控制数据提取模块和数据格式转换模块。控制器控制数据提取模块与CAN接口卡、etherCAT从站卡、脉冲信号采集卡、数字信号采集卡提取数据，然后经过数据格式转换模块进行数据格式的转换，转换为统一格式数据输出。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种控制器位置控制性能测试方法，用于机器人控制器位置控制性能检测，其特征在于，所述控制器位置控制性能测试方法包括：

采集控制器的脉冲信息；

基于所述脉冲信息，得到所述运动路径的电机实际转角；

计算所述电机实际转角和所述电机理论转角的偏差值。

2.根据权利要求1所述的控制器位置控制性能测试方法，其特征在于，还包括：

采用所述偏差值评价所述控制器的位置控制性能。

3.根据权利要求1所述的控制器位置控制性能测试方法，其特征在于，还包括：

建立位置控制准确度评价标准。

4.根据权利要求3所述的控制器位置控制性能测试方法，其特征在于，还包括：

基于所述评价标准输出评价结果。

5.根据权利要求4所述的控制器位置控制性能测试方法，其特征在于，还包括：

将所述评价结果进行展示。

6.一种控制器位置控制性能测试装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集控制器的脉冲信息；

基于所述脉冲信息，得到所述运动路径的电机实际转角；

计算所述电机实际转角和所述电机理论转角的偏差值。

7.根据权利要求6所述的控制器位置控制性能测试装置，其特征在于，所述控制器位置控制性能测试装置还包括：

8.根据权利要求6所述的控制器位置控制性能测试装置，其特征在于，所述控制器位置控制性能测试装置还包括：

标准建立模块，用于建立位置控制准确度评价标准。

9.根据权利要求8所述的控制器位置控制性能测试装置，其特征在于，所述评价模块还用于基于所述评价标准输出评价结果。

10.根据权利要求9所述的控制器位置控制性能测试装置，其特征在于，所述控制器位置控制性能测试装置还包括：

展示模块，用于将所述评价结果进行展示。