CN108608463A - 工业机器人传送带动态跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种工业机器人传送带动态跟踪方法，包括：根据工业机器人和传送带之间相对位置，将传送带跟踪依次分为以下阶段：开始段、跟踪段和脱离段。当该工件进入开始窗口且工业机器人处于等待状态，则工业机器人对该工件开始跟踪，并调整运行速度，以使得工业机器人在进入跟踪区域之前，工业机器人的末端工具速度与传送带的速度一致；当工件进入跟踪段后，工业机器人根据预设的示教速度和编码器测量的传送带速度，合成工业机器人末端速度；机器人进入脱离段，工业机器人的实际速度从传送带速度减到0。本发明将机器人运动与传送带运动解耦：无论传送带如何运动，机器人都能补偿传送带运动，保证工具相对传送带上工件的路径和速度与预先设定一致。

Description

工业机器人传送带动态跟踪方法

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种工业机器人传送带动态跟踪方法。

背景技术

工业机器人广泛应用于自动化生产线中。自动化生产线很多是采用流水线的形式，通过传送带连接一个个工位，待加工的工件跟随传送带，从一个工位到达另一个工位，由工位上的机器人从传送带上抓取或放置工件。

机器人和传送带配合工作，最简单的实现方式是当传送带上的工件运行到指定位置时停止运动，机器人抓取静止的工件，然后传送带继续运动。这种方式缺点也非常明显，一方面传送带频繁加减速会降低传送带平均运行速度，增加损耗，机器人也会经常处于等待状态；另一方面，如果多个机器人服务于同一传送带，且每个机器人都要求传送带静止后才能操作工件，那每台机器人的工作节拍都会受到其他机器人的干扰；除此之外，一些特殊的应用场景需要传送带持续运行，不能停止。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种工业机器人传送带动态跟踪方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种工业机器人传送带动态跟踪方法，包括如下步骤：

步骤S1，根据工业机器人和传送带之间相对位置，将传送带跟踪依次分为以下阶段：开始段、跟踪段和脱离段，在所述传送带上设置编码器，测量传送带位置和速度；

步骤S2，当位于传送带上的同步开关检测到有新工件到来时，向工业机器人发出通知指令，当该工件进入开始窗口且所述工业机器人处于等待状态，则所述工业机器人对该工件开始跟踪，并调整运行速度，以使得所述工业机器人在进入跟踪区域之前，所述工业机器人的末端工具速度与所述传送带的速度一致；

所述工业机器人根据所述工件在开始段中的不同位置，执行相应的加减速策略：

当所述工件位于所述开始窗口的起始区域，所述工业机器人先反向运动，然后再正向加速跟踪工件；

当所述工件位于所述开始窗口的中间区域，所述工业机器人先加速后减速，整个过程中所述工业机器人的速度大于0且不会超过传送带速度；

所述工件位于所述开始窗口的结束区域，所述工业机器人先加速后减速，整个过程中最大速度会超过传送带速度；

步骤S3，当所述工件进入跟踪段后，所述工业机器人根据预设的示教速度和所述编码器测量的传送带速度，合成所述工业机器人末端速度，并对该工业机器人末端速度进行积分，得到所述工业机器人的行进路径，在跟踪段内，所述工业机器人按照预先设定的动作对工件进行操作，操作完成后，机器人停止对该工件的跟踪进入脱离段；

步骤S4，在跟踪段完成相对工件的任务后，所述机器人进入脱离段，所述工业机器人的实际速度从传送带速度减到0。

进一步，所述工业机器人起始时速度为0，开始段结束时位置为跟踪区域的起点，速度为传送带速度，开始段机器人运行时间＝传送带位移/传送带速度。

进一步，在所述步骤S3中，引入修正项V-修正＝f(位置误差)，f是修正函数，其输入是所述工业机器人当前位置误差，则所述工业机器人的实际速度＝V-示教+V-传送带+V-修正。

根据本发明实施例的工业机器人传送带动态跟踪方法，将机器人运动与传送带运动解耦：无论传送带如何运动，机器人都能补偿传送带运动，保证工具相对传送带上工件的路径和速度与预先设定的一致。无论传送带运动与否，机器人都可以保证工件相对工件的运动与预先示教的一致，提高生产效率的同时并没有提高使用难度。本发明支持机器人对开始窗口内不同位置的工件开启跟踪，可以适应复杂的生产环境，开始段不同位置对应的不同速度策略；利用编码器实时采集传送带速度，采用速度矢量合成得到机器人速度，同时引入速度修正量，可以应对传送带速度波动的场景，具有优良的跟踪性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的工业机器人传送带动态跟踪方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的工业机器人传送带动态跟踪方法的示意图；

图3为根据本发明实施例的传送带跟踪区域划分的示意图；

图4为根据本发明实施例的开始窗口区域划分的示意图；

图5为根据本发明实施例的开始段速度模式的示意图；

图6为根据本发明实施例的跟踪段速度合成示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例的工业机器人传送带动态跟踪方法，包括如下步骤：

步骤S1，由于工业机器人的工作范围有限，所以根据工业机器人和传送带之间相对位置，将传送带跟踪依次分为以下阶段：开始段、跟踪段和脱离段，在传送带上设置编码器和同步开关，编码器用于测量传送带位置和速度，同步开关用于检测新工件的到来

步骤S2，当位于传送带上的同步开关检测到有新工件到来时，向工业机器人发出通知指令，当该工件进入开始窗口且工业机器人处于等待状态，则工业机器人对该工件开始跟踪，并调整运行速度，以使得工业机器人在进入跟踪区域之前，工业机器人的末端工具速度与传送带的速度一致。

在本发明的一个实施例中，在同步开关和开始段之间设置缓冲区域，在该缓冲区域中，工业机器人不会跟踪工件。如图3所示，当工件通过同步开关，在进入开始窗口之前，工件不会被工业机器人跟踪；当工件在开始窗口范围内，工业机器人会开始跟踪并跟上该工件。当工件处于开始窗口内，且机器人处于等待状态，则工业机器人就可以开始对该工件的跟踪，在工件离开开始窗口之前的这个阶段就是开始段。

在本发明的一个实施例中，工业机器人根据工件在开始段中的不同位置，执行相应的加减速策略：

当工件位于开始窗口的起始区域，工业机器人先反向运动，然后再正向加速跟踪工件；

当工件位于开始窗口的中间区域，工业机器人先加速后减速，整个过程中工业机器人的速度大于0且不会超过传送带速度；

工件位于开始窗口的结束区域，工业机器人先加速后减速，整个过程中最大速度会超过传送带速度。

下面以图4为例对上述加减速策略进行说明。

如图4所示，B位于开始区域中间，A和C分别位于B前后。根据机器人开始跟踪时刻工件的位置有不同的加减速策略，最终效果都是保证当工件进入跟踪区域时，工业机器人末端工具位置、速度与工件的一致。如果位于位置B，工业机器人先加速后减速，整个过程中机器人速度大于0且不会超过传送带速度；如果位于位置A，机器人会先反向运动，然后再正向加速跟踪工件；如果位于位置C，机器人先加速后减速，整个过程中最大速度会超过传送带速度。

图5为根据本发明实施例的开始段速度模式的示意图。以上三种加减速曲线都受到端点条件约束，起始时位置为机器人位置，速度为0；结束时位置为跟踪区域的起点，速度为传送带速度；开始段机器人运行时间＝传送带位移/传送带速度。一般机器人允许速度和加速度远高于传送带，所以开始段机器人都能跟上工件。

步骤S3，当工件进入跟踪段后，工业机器人根据预设的示教速度和编码器测量的传送带速度，合成工业机器人末端速度，并对该工业机器人末端速度进行积分，得到工业机器人的行进路径，在跟踪段内，工业机器人按照预先设定的动作对工件进行操作，操作完成后，机器人停止对该工件的跟踪进入脱离段。

具体的，工件进入跟踪段时，机器人末端速度已经与传送带一致。此时机器人按照用户示教的程序开始相对工件的运动，速度为V-示教；传送带速度为V-传送带；这两个速度矢量合成V-合成就是理想的机器人末端速度。整个跟踪过程中，编码器都会实时测量传送带速度，即使传送带速度有波动，也能保证机器人末端速度的准确性。因此，跟踪段根据示教速度和传送带速度合成机器人速度，对这个速度积分就确定了机器人走的路径。图6为根据本发明实施例的跟踪段速度合成示意图。

在步骤S3中，引入修正项V-修正＝f(位置误差)，f是修正函数，其输入是工业机器人当前位置误差，则工业机器人的实际速度＝V-示教+V-传送带+V-修正。

由于系统和测量不可避免存在延时，单纯的速度合成在长距离跟踪后容易有累计误差，因此引入修正项V-修正＝f(位置误差)，f是修正函数，输入是机器人当前位置误差，那机器人实际速度＝V-示教+V-传送带+V-修正。

在本发明的一个实施例中，当工件进入跟踪区域后，机器人会按照预先设定的动作对工件进行操作，例如抓取、涂胶等；操作完成后，机器人停止对该工件的跟踪，回到等待位置或执行其他非跟踪操作。

步骤S4，在跟踪段完成相对工件的任务后，机器人进入脱离段，工业机器人的实际速度从传送带速度减到0。

在跟踪段完成相对工件的任务后，机器人进入脱离段。因为此时相对工件的速度会减到0，机器人末端速度也就等于传送带速度。减速段一般没有特殊要求，机器人实际速度从传送带速度减到0即可。

根据本发明实施例的工业机器人传送带动态跟踪方法，将机器人运动与传送带运动解耦：无论传送带如何运动，机器人都能补偿传送带运动，保证工具相对传送带上工件的路径和速度与预先设定的一致。无论传送带运动与否，机器人都可以保证工件相对工件的运动与预先示教的一致，提高生产效率的同时并没有提高使用难度。本发明支持机器人对开始窗口内不同位置的工件开启跟踪，可以适应复杂的生产环境，开始段不同位置对应的不同速度策略；利用编码器实时采集传送带速度，采用速度矢量合成得到机器人速度，同时引入速度修正量，可以应对传送带速度波动的场景，具有优良的跟踪性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种工业机器人传送带动态跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，根据工业机器人和传送带之间相对位置，将传送带跟踪依次分为以下阶段：开始段、跟踪段和脱离段，在所述传送带上设置编码器，测量传送带位置和速度；

步骤S2，当位于传送带上的同步开关检测到有新工件到来时，向工业机器人发出通知指令，当该工件进入开始窗口且所述工业机器人处于等待状态，则所述工业机器人对该工件开始跟踪，并调整运行速度，以使得所述工业机器人在进入跟踪区域之前，所述工业机器人的末端工具速度与所述传送带的速度一致；

所述工业机器人根据所述工件在开始段中的不同位置，执行相应的加减速策略：

当所述工件位于所述开始窗口的起始区域，所述工业机器人先反向运动，然后再正向加速跟踪工件；

当所述工件位于所述开始窗口的中间区域，所述工业机器人先加速后减速，整个过程中所述工业机器人的速度大于0且不会超过传送带速度；

所述工件位于所述开始窗口的结束区域，所述工业机器人先加速后减速，整个过程中最大速度会超过传送带速度；

步骤S3，当所述工件进入跟踪段后，所述工业机器人根据预设的示教速度和所述编码器测量的传送带速度，合成所述工业机器人末端速度，并对该工业机器人末端速度进行积分，得到所述工业机器人的行进路径，在跟踪段内，所述工业机器人按照预先设定的动作对工件进行操作，操作完成后，机器人停止对该工件的跟踪进入脱离段；

步骤S4，在跟踪段完成相对工件的任务后，所述机器人进入脱离段，所述工业机器人的实际速度从传送带速度减到0。

2.如权利要求1所述的工业机器人传送带动态跟踪方法，其特征在于，所述工业机器人起始时速度为0，开始段结束时位置为跟踪区域的起点，速度为传送带速度，开始段机器人运行时间＝传送带位移/传送带速度。

3.如权利要求1所述的工业机器人传送带动态跟踪方法，其特征在于，在所述步骤S3中，引入修正项V-修正＝f(位置误差)，f是修正函数，其输入是所述工业机器人当前位置误差，则所述工业机器人的实际速度＝V-示教+V-传送带+V-修正。