CN108469821B - 喷涂机器人轨迹修正方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

喷涂机器人轨迹修正方法、装置、设备及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种喷涂机器人轨迹修正方法、装置、设备及可读存储介质，包括：获取机器人喷枪的运动轨迹的初始轨迹点以及运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的轨迹点与标准图形模型进行匹配得到匹配轨迹点，从而得到匹配图形，依据机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。本发明得到新的轨迹点都是符合标准图形模型的轨迹点，再用这些符合标准图形模型的轨迹点去替换运动轨迹上的初始轨迹点，使得旧的运动轨迹变成了一段符合标准图形模型的标准轨迹，因此，消除了喷涂后生成的图形的轨迹与标准图形模型的轨迹之间的偏差，提高了人工拖动机器人喷涂的精准性。

Description

喷涂机器人轨迹修正方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及机器人喷涂技术领域，特别是涉及一种喷涂机器人轨迹修正方法。本发明还涉及一种喷涂机器人轨迹修正装置、设备及可读存储介质。
背景技术
目前在工业生产中，可通过喷涂机器人来代替人工进行喷漆或喷涂其他涂料，喷涂机器人主要由机器人本体、机械臂以及喷枪组成，机器人可由机器人内部的控制系统实现自动控制，也可以通过人工拖动的方式实现人工控制。
在目前现有的通过人工拖动进行喷涂的方法由于人手抖动、操作误差等原因，会使得喷涂后生成的图形与标准图形模型不一致，在图形轨迹上会出现一些偏差，从而导致通过人工拖动的方式难以进行特定图形喷涂的问题。
因此，如何消除喷涂后生成的图形的轨迹与标准图形模型的轨迹之间的偏差是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷涂机器人轨迹修正方法，其能够提高人工拖动机器人喷涂的精准性，本发明的另一目的是提供一种包括上述方法的喷涂机器人轨迹修正装置、设备及可读存储介质，其也能够提高人工拖动机器人喷涂的精准性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种喷涂机器人轨迹修正方法，包括：
获取机器人的喷枪的运动轨迹的初始轨迹点；
获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形；
依据所述机器人的喷枪在所述匹配图形上的速度对所述匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，所述新的轨迹点的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
优选地，所述运动轨迹的标准图像模型为已有数学模型且系数待定的标准图形模型；
所述获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形的过程具体包括：
步骤S1：从所述运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点，其中，n个所述匹配轨迹点中任意两个点之间的间距大于第一预设阈值，n≥2，n个所述匹配轨迹点确定的轨迹段为匹配轨迹段；
步骤S2：将n个所述匹配轨迹点代入所述标准图形模型的方程，计算得到系数确定的标准图形模型的方程；
步骤S3：根据系数确定的标准图形模型的方程计算得到所述匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述匹配轨迹段中的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；
步骤S4：根据系数确定的标准图形模型的方程，从所述匹配轨迹段的两端分别向所述运动轨迹的始末两端的方向依次计算得到所述匹配轨迹段以外的初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述轨迹段以外的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；当所述步骤S4达到预设终止条件时，保存全部所述匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作；
步骤S5：判断所述匹配操作的次数是否达到第三预设阈值，若是，则选取所述匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与所述标准图形模型吻合的匹配图形；若否，则返回步骤S1。
优选地，所述运动轨迹的图像模型为未有数学模型的标准图形模型；
所述获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形的过程具体包括：
通过摄像装置获取所述运动轨迹的标准图形模型；
将所述标准图形模型以及所述运动轨迹分别映射到所述机器人的空间坐标系中；
将所述运动轨迹中与所述标准图形模型之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；所述匹配轨迹点确定的轨迹段为与所述标准图形模型吻合的匹配图形。
优选地，所述速度包括起始速度、终止速度以及稳定速度；
所述依据所述机器人的喷枪在所述匹配图形上的速度对所述匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，所述新的轨迹点的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点的过程具体包括：
分别获取所述机器人的喷枪在所述匹配图形上移动的起始速度、终止速度以及稳定速度；
根据所述起始速度、所述终止速度、所述稳定速度以及所述运动轨迹的标准图形模型的参数建立位移-位置函数；
依据所述起始速度、所述终止速度以及所述稳定速度将所述匹配图形划分为若干个子位移段；所述子位移段的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量；
将所述子位移段对所述位移-位置函数进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于所述子位移段的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种喷涂机器人轨迹修正装置，包括：
获取单元，用于获取机器人的喷枪的运动轨迹的初始轨迹点；
匹配单元，用于获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形；
修正单元，用于依据所述机器人的喷枪在所述匹配图形上的速度对所述匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，所述新的轨迹点的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
优选地，所述运动轨迹的标准图像模型为已有数学模型且系数待定的标准图形模型，所述匹配单元包括：
选取子单元，用于从所述运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点，其中，n个所述匹配轨迹点中任意两个点之间的间距大于第一预设阈值，n≥2，n个所述匹配轨迹点确定的轨迹段为匹配轨迹段；
计算子单元，用于将n个所述匹配轨迹点代入所述标准图形模型的方程，计算得到系数确定的标准图形模型的方程；
第一匹配子单元，用于根据确定系数的标准图形模型的方程计算得到所述匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述匹配轨迹段中的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；
第二匹配子单元，用于根据系数确定的标准图形模型的方程，从所述匹配轨迹段的两端分别向所述运动轨迹的始末两端的方向依次计算得到所述匹配轨迹段以外的初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述轨迹段以外的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；当达到预设终止条件时，保存全部所述匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作；
判断子单元，用于判断所述匹配操作的次数是否达到第三预设阈值，若是，则选取所述匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与所述标准图形模型吻合的匹配图形；若否，则触发所述选取子单元从所述运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点。
优选地，所述运动轨迹的图像模型为未有数学模型的标准图形模型，所述匹配单元包括：
第一获取子单元，用于通过摄像装置获取所述运动轨迹的标准图形模型；
映射子单元，用于将所述标准图形模型以及所述运动轨迹分别映射到所述机器人的空间坐标系中；
第三匹配子单元，用于将所述运动轨迹中与所述标准图形模型之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；所述匹配轨迹点确定的轨迹段为与所述标准图形模型吻合的匹配图形。
优选地，所述速度包括起始速度、终止速度以及稳定速度，所述修正单元包括：
第二获取子单元，用于分别获取所述机器人的喷枪在所述匹配图形上移动的起始速度、终止速度以及稳定速度；
构建子单元，用于根据所述起始速度、所述终止速度、所述稳定速度以及所述运动轨迹的标准图形模型的参数建立位移-位置函数；
划分子单元，用于依据所述起始速度、所述终止速度以及所述稳定速度将所述匹配图形划分为若干个子位移段；所述子位移段的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量；
替换子单元，用于将所述子位移段对所述位移-位置函数进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于所述子位移段的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种喷涂机器人轨迹修正设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的喷涂机器人轨迹修正方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的喷涂机器人轨迹修正方法的步骤。
本发明提供了一种喷涂机器人轨迹修正方法、装置、设备及可读存储介质，包括：获取机器人喷枪的运动轨迹的初始轨迹点以及运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的轨迹点与标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配轨迹点，这些匹配轨迹点所在的运动轨迹即为与标准图形模型吻合的匹配图形，依据机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。本发明通过获取到的运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的初始轨迹点与标准图形模型匹配出一个吻合的匹配图形，然后用机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，由于该匹配图形是与标准图形模型吻合的，因此得到新的轨迹点都是符合标准图形模型的轨迹点，再用这些符合标准图形模型的轨迹点去替换运动轨迹上的初始轨迹点，使得旧的运动轨迹变成了一段符合标准图形模型的标准轨迹，因此，消除了喷涂后生成的图形的轨迹与标准图形模型的轨迹之间的偏差，提高了人工拖动机器人喷涂的精准性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明提供的一种喷涂机器人轨迹修正方法的流程图；
图2为本发明提供的一种喷涂机器人轨迹修正装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种喷涂机器人轨迹修正方法，其能够提高人工拖动机器人喷涂的精准性，本发明的另一核心是提供一种包括上述方法的喷涂机器人轨迹修正装置、设备及可读存储介质，其也能够提高人工拖动机器人喷涂的精准性。
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。
本发明提供了一种喷涂机器人轨迹修正方法，如图1所示，图1为本发明提供的一种喷涂机器人轨迹修正方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：获取机器人的喷枪的运动轨迹的初始轨迹点。
需要说明的是，在机器人进行喷涂的过程中，每隔预先设置的固定的时间周期，记录一次机器人各个关节的编码器信息，然后对采集到的编码器信息进行消抖滤波处理，根据消抖后的编码器信息，通过机器人正运动学模型，计算出机器人的喷枪的运动轨迹，由于编码器信息是以固定的时间周期获取的，因此每一个获取编码信息的时间点的编码信息中的机器人的喷枪的位置所在的点就是机器人的喷枪的初始轨迹点。
步骤102：获取运动轨迹的标准图形模型；将运动轨迹的初始轨迹点与标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据匹配轨迹点确定运动轨迹中与标准图形模型吻合的匹配图形。
需要说明的是，运动轨迹的标准图形模型是工作人员拖动机器人的喷枪进行喷漆示教的依据标准，例如，当工作人员需要拖动机器人的喷枪喷出一个圆形时，工作人员会依据现有中标准的圆形，拖动机器人的喷枪按照标准的圆形的轨迹进行喷漆。在获取运动轨迹的标准图形模型时，可以通过计算或者用摄像机进行拍摄的方式，在获取到运动轨迹的标准图形模型后，将运动轨迹的初始轨迹点与标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配轨迹点，具体地，计算运动轨迹中的初始轨迹点与标准图形模型的位置关系，将位置关系相近的初始轨迹点作为匹配轨迹点，由于初始轨迹点是按时间顺序生成的，所有从第一个匹配轨迹点开始到最后一个匹配轨迹点结束的运动轨迹即为与标准图形模型吻合的匹配图形。
步骤103：依据机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。
需要说明的是，确定与标准图形模型吻合的匹配图形后，对匹配图形上的初始轨迹点进行统计，这些初始轨迹点也包括匹配轨迹点，然后根据任意相邻的两个初始轨迹点确定机器人的喷枪在这两个初始轨迹点上的速度，用该速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，并且匹配图形上有多少个初始轨迹点，就会计算出相应数量的新的轨迹点，最后用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点，具体地，用新的轨迹点的坐标替换掉机器人编码信息中的初始轨迹点的坐标。
作为优选的，运动轨迹的标准图像模型为已有数学模型且系数待定的标准图形模型；步骤102的过程具体包括：
步骤S1：从运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点，其中，n个匹配轨迹点中任意两个点之间的间距大于第一预设阈值，n≥2，n个匹配轨迹点确定的轨迹段为匹配轨迹段。
需要说明的是，为了能方便判断标准图形模型的类型，一般选取3个初始轨迹点作为匹配轨迹点，这三个初始轨迹点两两之间的间距都大于第一预设阈值，从第一个初始轨迹点开始，到第三个初始轨迹点结束的运动轨迹即为匹配轨迹段，例如：选取为序号为i、j、k(i＜j＜k)的三个初始轨迹点pi、pj、pk作为匹配轨迹点，记pi到pk之间的轨迹段为匹配轨迹段PiPk。
步骤S2：将n个匹配轨迹点代入标准图形模型的方程，计算得到系数确定的标准图形模型的方程。
需要说明的是，在计算系数确定的标准图形模型的方程前，需要判断n个匹配轨迹点是否共线，以上述例子为基础，序号为i、j、k(i＜j＜k)的三个匹配轨迹点pi、pj、pk，则需要计算行列式|A|的值，若|A|的值为0，则说明pi、pj、pk三点共线。
其中，
Figure BDA0001606499900000081
若选取的三个匹配点共线，则用pi、pk建立空间直线方程，具体为将pi，pk代入系数待定的空间直线方程，并计算得到确定系数的空间直线方程。
若选取的三个空间匹配点不共线，则用这三个点的坐标求解得到空间圆方程，得到空间圆C，圆形坐标为[Cx,Cy,Cz]T，圆半径为R，其中圆心坐标及半径求解方法为：设圆心坐标C＝[Cx,Cy,Cz]T，则由几何关系有C＝A-1B，圆半径
Figure BDA0001606499900000082
其中：
Figure BDA0001606499900000083
步骤S3：根据系数确定的标准图形模型的方程计算得到匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到标准图形模型的偏差，将匹配轨迹段中的与标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点。
需要说明的是，在计算得到标准图形模型的方程后，需要从匹配轨迹段中找到与标准图形模型的位置关系符合标准的初始轨迹点，将这些初始轨迹点都作为匹配轨迹点，可以通过计算各个初始轨迹点到标准图形模型的偏差的方式来得到匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到标准图形模型的位置关系。以上述例子为基础，当计算得到的标准图形模型是直线时，从匹配轨迹段PiPk中的第一个轨迹点开始依次计算各个轨迹点的偏差，计算匹配轨迹段PiPk内的轨迹点Pm(i＜m＜k)到标准直线模型L的偏差ε的过程如下：
使用Pm＝[xmym]到空间直线L的欧氏距离作为偏差ε，计算公式具体为：
Figure BDA0001606499900000091
其中La＝yk-yi，Lb＝xi-xk，Lc＝xkyi-xiyk。
若偏差ε小于第二预设阈值E，则将偏差ε小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点。
当计算得到的标准图形模型是圆时，从匹配轨迹段PiPk中的第一个轨迹点开始依次计算各个轨迹点的偏差，计算匹配轨迹段PiPk内的轨迹点Pm(i＜m＜k)到标准圆形模型C的偏差ε的过程如下：
使用Pm到标准圆形模型C的欧氏距离作为偏差ε，计算公式具体为：
Figure BDA0001606499900000092
其中，
Figure BDA0001606499900000093
若偏差ε小于第二预设阈值E，则将偏差ε小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点。
步骤S4：根据系数确定的标准图形模型的方程，从匹配轨迹段的两端分别向运动轨迹的始末两端的方向依次计算得到匹配轨迹段以外的初始轨迹点到标准图形模型的偏差，将轨迹段以外的与标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；当步骤S4达到预设终止条件时，保存全部匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作；
需要说明的是，当遍历完匹配轨迹段中的所有初始轨迹点后，需要计算匹配轨迹段之外的初始轨迹点到标准图形模型的偏差，将偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点，在上述例子的基础上，从匹配轨迹段PiPk的两个端点pi以及pk向运动轨迹始末两端的方向，依次计算各个初始轨迹点的偏差，计算过程与具体的公式与步骤S2中的一致，此处不再赘述，若计算得到的偏差小于第二预设阈值，则将偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点，当所述步骤S3达到预设终止条件时，保存全部匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作，终止条件为：当计算完运动轨迹中所有轨迹点的偏差后或是存在连续的Q个轨迹点的偏差大于第二预设阈值，其中，Q为预先设置的阈值。
步骤S5：判断匹配操作的次数是否达到第三预设阈值，若是，则选取匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与标准图形模型吻合的匹配图形；若否，则返回步骤S1。
需要说明的是，当步骤S4的匹配操作的执行次数达到第三预设阈值，则在步骤S3中产生的若干个最佳轨迹段中选择匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与标准图形模型吻合的匹配图形，其中，最佳轨迹段中的匹配轨迹点由匹配轨迹段内的匹配轨迹点与匹配轨迹段以外的匹配轨迹点组成，当步骤S4的匹配操作的执行次数还没达到第三预设阈值，则返回步骤S1继续进行匹配操作，生成下一个最佳轨迹段。
可以理解的是，通过上述方式得到的与标准图形模型吻合的匹配图形是从多次匹配操作得到的若干个最佳轨迹段中选择的，通过提高匹配操作的次数，提高了最终结果的准确性。
作为优选的，运动轨迹的图像模型为未有数学模型的标准图形模型；步骤102的过程具体包括：
通过摄像装置获取运动轨迹的标准图形模型；
将标准图形模型以及运动轨迹分别映射到机器人的空间坐标系中；
将运动轨迹中与标准图形模型之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；匹配轨迹点确定的轨迹段为与标准图形模型吻合的匹配图形。
需要说明的是，对于运动轨迹的图形模型为未有数学模型的标准图形模型，可以利用机器视觉方法获得其标准图形模型，将运动轨迹上的点与该标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配图形，具体步骤为：对摄像装置进行标定，获得摄像机图像坐标系到机器人空间坐标系的变换T1；对标准图形模型坐标系进行标定，获得机器人空间坐标系与标准图形模型坐标系的变换T2；计算摄像装置图像像素位置相对于机器人末端位置的变换T3；利用摄像装置捕获运动轨迹的标准图形模型的图像；对标准图形模型的图像进行滤波降噪处理；利用最大类间方差法对图像进行二值化，得到标准图形模型的二值图像；利用形态学方法，去除二值图像中的干扰点；对二值图像进行边缘检测，获得图像中标准图形模型的轮廓；计算标准图形模型的轮廓像素点在机器人空间坐标系的对应坐标，获得标准图形模型轮廓点集；将运动轨迹中与标准图形模型轮廓点集中的点之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点，匹配轨迹点确定的轨迹段为与标准图形模型吻合的匹配图形。
可以理解的是，由于复杂的标准图形模型需要通过十分复杂的计算过程才能获得，而本发明只需要用摄像装置对标准图形模型进行拍摄，然后将拍摄到的标准图形模型映射到机器人空间坐标系中就可以的到标准图形模型，因此减少了计算过程，提高了工作效率。
作为优选的，机器人的喷枪在匹配图形上的速度包括起始速度、终止速度以及稳定速度；步骤103的过程具体包括：
分别获取机器人的喷枪在匹配图形上移动的起始速度、终止速度以及稳定速度；
根据起始速度、终止速度、稳定速度以及运动轨迹的标准图形模型的参数建立位移-位置函数；
依据起始速度、终止速度以及稳定速度将匹配图形划分为若干个子位移段；子位移段的数量等于匹配图形中的初始轨迹点的数量；
将子位移段对位移-位置函数进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于子位移段的数量，并用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。
需要说明的是，依据匹配图形中的第一个初始轨迹点到第二个初始轨迹点之间的距离以及机器人喷枪从第一个初始轨迹点移动到第二个初始轨迹点所需的时间，计算得到喷枪在匹配图形上的初始速度Vs，依据匹配图形中的倒数第二个初始轨迹点到最后一个初始轨迹点之间的距离以及机器人喷枪从倒数第二个初始轨迹点移动到最后一个初始轨迹点所需的时间，计算得到喷枪在匹配图形上的终止速度Ve，依据整个匹配图形的长度以及喷枪从匹配图形上经过的时间计算得到喷枪在匹配图形上的稳定速度Vm；然后根据起始速度Vs、终止速度Ve、稳定速度Vm以及匹配图形的标准图形模型的参数建立位移-位置函数F(s)，匹配图形的总长度为L；依据起始速度Vs、终止速度Ve、稳定速度Vm对匹配图形的总长度L进行加减速规划，得到离散的子位移段Li，利用子位移段Li对F(s)进行离散计算，得到新的轨迹点F(Li)，并用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点，其中，子位移段的数量等于匹配图形中的初始轨迹点的数量，新的轨迹点的数量等于子位移段的数量。
可以理解的是，本发明获取了机器人的喷枪在匹配图形上的起始速度、终止速度以及稳定速度，通过这三个速度对匹配图形进行加减速规划，获取的速度指标的类型更加多样化，从而使得离散得到的子位移段Li更加准确，进一步提高了轨迹修正的准确性。
本发明提供了一种喷涂机器人轨迹修正方法，包括：获取机器人喷枪的运动轨迹的初始轨迹点以及运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的轨迹点与标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配轨迹点，这些匹配轨迹点所在的运动轨迹即为与标准图形模型吻合的匹配图形，依据机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。本发明通过获取到的运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的初始轨迹点与标准图形模型匹配出一个吻合的匹配图形，然后用机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，由于该匹配图形是与标准图形模型吻合的，因此得到新的轨迹点都是符合标准图形模型的轨迹点，再用这些符合标准图形模型的轨迹点去替换运动轨迹上的初始轨迹点，使得旧的运动轨迹变成了一段符合标准图形模型的标准轨迹，因此，消除了喷涂后生成的图形的轨迹与标准图形模型的轨迹之间的偏差，提高了人工拖动机器人喷涂的精准性。
本发明还提供了一种喷涂机器人轨迹修正装置，如图2所示，图2为本发明提供的一种喷涂机器人轨迹修正装置的结构示意图，该装置包括：
获取单元1，用于获取机器人的喷枪的运动轨迹的初始轨迹点；
匹配单元2，用于获取运动轨迹的标准图形模型；将运动轨迹的初始轨迹点与标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据匹配轨迹点确定运动轨迹中与标准图形模型吻合的匹配图形；
修正单元3，用于依据机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。
作为优选的，运动轨迹的标准图像模型为已有数学模型且系数待定的标准图形模型，匹配单元2包括：
选取子单元，用于从运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点，其中，n个匹配轨迹点中任意两个点之间的间距大于第一预设阈值，n≥2，n个匹配轨迹点确定的轨迹段为匹配轨迹段；
计算子单元，用于将n个匹配轨迹点代入标准图形模型的方程，计算得到系数确定的标准图形模型的方程；
第一匹配子单元，用于根据确定系数的标准图形模型的方程计算得到匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到标准图形模型的偏差，将匹配轨迹段中的与标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；
第二匹配子单元，用于根据系数确定的标准图形模型的方程，从所述匹配轨迹段的两端分别向所述运动轨迹的始末两端的方向依次计算得到所述匹配轨迹段以外的初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述轨迹段以外的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；当达到预设终止条件时，保存全部所述匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作；
判断子单元，用于判断匹配操作的次数是否达到第三预设阈值，若是，则选取匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与标准图形模型吻合的匹配图形；若否，则触发选取子单元从运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点。
作为优选的，运动轨迹的图像模型为未有数学模型的标准图形模型，匹配单元2包括：
第一获取子单元，用于通过摄像装置获取运动轨迹的标准图形模型；
映射子单元，用于将标准图形模型以及运动轨迹分别映射到机器人的空间坐标系中；
第三匹配子单元，用于将运动轨迹中与标准图形模型之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；匹配轨迹点确定的轨迹段为与标准图形模型吻合的匹配图形。
作为优选的，机器人的喷枪在匹配图形上的速度包括起始速度、终止速度以及稳定速度，修正单元3包括：
第二获取子单元，用于分别获取机器人的喷枪在匹配图形上移动的起始速度、终止速度以及稳定速度；
构建子单元，用于根据起始速度、终止速度、稳定速度以及运动轨迹的标准图形模型的参数建立位移-位置函数；
划分子单元，用于依据起始速度、终止速度以及稳定速度将匹配图形划分为若干个子位移段；子位移段的数量等于匹配图形中的初始轨迹点的数量；
替换子单元，用于将子位移段对位移-位置函数进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于子位移段的数量，并用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。
本发明提供了一种喷涂机器人轨迹修正装置，包括：获取机器人喷枪的运动轨迹的初始轨迹点以及运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的轨迹点与标准图形模型进行匹配得到与标准图形模型吻合的匹配轨迹点，这些匹配轨迹点所在的运动轨迹即为与标准图形模型吻合的匹配图形，依据机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，用新的轨迹点替换匹配图形上对应的初始轨迹点。本发明通过获取到的运动轨迹的标准图形模型，将运动轨迹的初始轨迹点与标准图形模型匹配出一个吻合的匹配图形，然后用机器人的喷枪在匹配图形上的速度对匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，由于该匹配图形是与标准图形模型吻合的，因此得到新的轨迹点都是符合标准图形模型的轨迹点，再用这些符合标准图形模型的轨迹点去替换运动轨迹上的初始轨迹点，使得旧的运动轨迹变成了一段符合标准图形模型的标准轨迹，因此，消除了喷涂后生成的图形的轨迹与标准图形模型的轨迹之间的偏差，提高了人工拖动机器人喷涂的精准性。
本发明还提供了一种喷涂机器人轨迹修正设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现上述任一项喷涂机器人轨迹修正方法的步骤。
本发明还提供了一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项喷涂机器人轨迹修正方法的步骤。
对于本发明提供的一种喷涂机器人轨迹修正设备及可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
以上对本发明所提供一种喷涂机器人轨迹修正方法、装置、设备及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种喷涂机器人轨迹修正方法，其特征在于，包括：
获取机器人的喷枪的运动轨迹的初始轨迹点；
获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形；
依据所述机器人的喷枪在所述匹配图形上的速度对所述匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，所述新的轨迹点的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
2.根据权利要求1所述的喷涂机器人轨迹修正方法，其特征在于，所述运动轨迹的标准图像模型为已有数学模型且系数待定的标准图形模型；
所述获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形的过程具体包括：
步骤S1：从所述运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点，其中，n个所述匹配轨迹点中任意两个点之间的间距大于第一预设阈值，n≥2，n个所述匹配轨迹点确定的轨迹段为匹配轨迹段；
步骤S2：将n个所述匹配轨迹点代入所述标准图形模型的方程，计算得到系数确定的标准图形模型的方程；
步骤S3：根据系数确定的标准图形模型的方程计算得到所述匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述匹配轨迹段中的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；
步骤S4：根据系数确定的标准图形模型的方程，从所述匹配轨迹段的两端分别向所述运动轨迹的始末两端的方向依次计算得到所述匹配轨迹段以外的初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述轨迹段以外的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；当所述步骤S4达到预设终止条件时，保存全部所述匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作；
步骤S5：判断所述匹配操作的次数是否达到第三预设阈值，若是，则选取所述匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与所述标准图形模型吻合的匹配图形；若否，则返回步骤S1。
3.根据权利要求1所述的喷涂机器人轨迹修正方法，其特征在于，所述运动轨迹的图像模型为未有数学模型的标准图形模型；
所述获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形的过程具体包括：
通过摄像装置获取所述运动轨迹的标准图形模型；
将所述标准图形模型以及所述运动轨迹分别映射到所述机器人的空间坐标系中；
将所述运动轨迹中与所述标准图形模型之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；所述匹配轨迹点确定的轨迹段为与所述标准图形模型吻合的匹配图形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的喷涂机器人轨迹修正方法，其特征在于，所述速度包括起始速度、终止速度以及稳定速度；
所述依据所述机器人的喷枪在所述匹配图形上的速度对所述匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，所述新的轨迹点的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点的过程具体包括：
分别获取所述机器人的喷枪在所述匹配图形上移动的起始速度、终止速度以及稳定速度；
根据所述起始速度、所述终止速度、所述稳定速度以及所述运动轨迹的标准图形模型的参数建立位移-位置函数；
依据所述起始速度、所述终止速度以及所述稳定速度将所述匹配图形划分为若干个子位移段；所述子位移段的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量；
将所述子位移段对所述位移-位置函数进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于所述子位移段的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
5.一种喷涂机器人轨迹修正装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取机器人的喷枪的运动轨迹的初始轨迹点；
匹配单元，用于获取所述运动轨迹的标准图形模型；将所述运动轨迹的初始轨迹点与所述标准图形模型进行匹配得到与所述标准图形模型吻合的匹配轨迹点，根据所述匹配轨迹点确定所述运动轨迹中与所述标准图形模型吻合的匹配图形；
修正单元，用于依据所述机器人的喷枪在所述匹配图形上的速度对所述匹配图形进行离散计算得到新的轨迹点，所述新的轨迹点的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
6.根据权利要求5所述的喷涂机器人轨迹修正装置，其特征在于，所述运动轨迹的标准图像模型为已有数学模型且系数待定的标准图形模型，所述匹配单元包括：
选取子单元，用于从所述运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点，其中，n个所述匹配轨迹点中任意两个点之间的间距大于第一预设阈值，n≥2，n个所述匹配轨迹点确定的轨迹段为匹配轨迹段；
计算子单元，用于将n个所述匹配轨迹点代入所述标准图形模型的方程，计算得到系数确定的标准图形模型的方程；
第一匹配子单元，用于根据确定系数的标准图形模型的方程计算得到所述匹配轨迹段中的各个初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述匹配轨迹段中的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；
第二匹配子单元，用于根据系数确定的标准图形模型的方程，从所述匹配轨迹段的两端分别向所述运动轨迹的始末两端的方向依次计算得到所述匹配轨迹段以外的初始轨迹点到所述标准图形模型的偏差，将所述轨迹段以外的与所述标准图形模型偏差小于第二预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；当达到预设终止条件时，保存全部所述匹配轨迹点确定的最佳轨迹段，完成一次匹配操作；
判断子单元，用于判断所述匹配操作的次数是否达到第三预设阈值，若是，则选取所述匹配轨迹点数量最多的最佳轨迹段作为与所述标准图形模型吻合的匹配图形；若否，则触发所述选取子单元从所述运动轨迹的初始轨迹点中选择n个初始轨迹点作为匹配轨迹点。
7.根据权利要求5所述的喷涂机器人轨迹修正装置，其特征在于，所述运动轨迹的图像模型为未有数学模型的标准图形模型，所述匹配单元包括：
第一获取子单元，用于通过摄像装置获取所述运动轨迹的标准图形模型；
映射子单元，用于将所述标准图形模型以及所述运动轨迹分别映射到所述机器人的空间坐标系中；
第三匹配子单元，用于将所述运动轨迹中与所述标准图形模型之间的距离小于第五预设阈值的初始轨迹点作为匹配轨迹点；所述匹配轨迹点确定的轨迹段为与所述标准图形模型吻合的匹配图形。
8.根据权利要求5-7任一项所述的喷涂机器人轨迹修正装置，其特征在于，所述速度包括起始速度、终止速度以及稳定速度，所述修正单元包括：
第二获取子单元，用于分别获取所述机器人的喷枪在所述匹配图形上移动的起始速度、终止速度以及稳定速度；
构建子单元，用于根据所述起始速度、所述终止速度、所述稳定速度以及所述运动轨迹的标准图形模型的参数建立位移-位置函数；
划分子单元，用于依据所述起始速度、所述终止速度以及所述稳定速度将所述匹配图形划分为若干个子位移段；所述子位移段的数量等于所述匹配图形中的初始轨迹点的数量；
替换子单元，用于将所述子位移段对所述位移-位置函数进行离散计算得到新的轨迹点，新的轨迹点的数量等于所述子位移段的数量，并用新的轨迹点替换所述匹配图形上对应的初始轨迹点。
9.一种喷涂机器人轨迹修正设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的喷涂机器人轨迹修正方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的喷涂机器人轨迹修正方法的步骤。
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