CN109848999A - 布线机器人的机械臂校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种布线机器人的机械臂校准方法及装置，通过确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头；记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标；根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。达到了可以让机械臂进行离线编程，编程过程可以直接采用布线节点的布线图上的位置数值，从而避免了在线示教编程过程中示教节点众多的定位和记录过程。机械臂与布线模板的相对位置改变时，仅需要对机械臂进行标定而不需要重新编程，从而避免了大量重复的示教编程工作。

Description

布线机器人的机械臂校准方法及装置

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种布线机器人的机械臂校准方法及装置。

背景技术

各类电气设备电控箱内部的电缆线束，特别是铁路信号工程施工过程中的转辙机、信号灯等设备的内部电缆线束，一般是在电控箱外生产制备完成后，再整体装入电控箱内部。电缆线束在生产过程中，一种自动化的方法是使用机械臂在布线模板上完成布线生产工序。机械臂在布线过程中需要对机械臂进行编程。

其中一种常规的编程方法是直接使用机械臂的默认基坐标系采用在线示教编程的方法直接进行布线编程。该方法存在两个致命缺点：1、由于布线线缆数量多，单根线缆的拐点多，造成在线示教编程所需要的定位和记录的示教节点数量非常多，从而导致该方法进行的布线编程工作量大、操作繁琐、耗费时间长。2、由于布线模板改变、机器维修拆装等原因，会改变机械臂与布线模板的相对位置，造成该方法的示教编程节点位置错误，因此在机械臂与布线模板的相对位置改变时必须重新进行在线示教编程，从而耗时耗力。

针对相关技术中存在的诸多技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种布线机器人的机械臂校准方法，以解决背景技术中存在的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种布线机器人的机械臂校准方法。

根据本申请的布线机器人的机械臂校准方法包括：

确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；

确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；

将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头；

记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标；

根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头，包括：

确定所述导线管的端部的端面中心的第一位置；

将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头后，将所述标定头的端部尖点位置调整为与所述第一位置重合。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述确定所述布线模板上的标定点位置，包括：

确定所述布线模板上的三个标定点位置，所述三个标定点位置包括：点A、点B和点C，其中，点A是所述布线模板中工件坐标系原点，点B是所述布线模板中工件坐标系X方向上的点，点C是所述布线模板中工件坐标系Y方向上的点。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述确定所述布线模板上的标定点位置之后，还包括：

分别在所述布线模板的各个标定点位置上垂直设置一个标定柱；其中，所述标定柱顶部为尖点设置。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标，包括：

判断所述标定头的尖端是否与所述标定柱的尖点对准；

若两者相互对准，则记录所述标定头在当下位置时的坐标。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种布线机器人的机械臂校准装置。

根据本申请的布线机器人的机械臂校准装置包括：

预设位置确定单元，用于确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；

标定点位置确定单元，用于确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；

替换单元，用于将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头；

记录单元，用于记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标；

坐标系确定单元，用于根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，所述替换单元，包括：

第一位置确定模块，用于确定所述导线管的端部的端面中心的第一位置；

重合模块，用于将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头后，将所述标定头的端部尖点位置调整为与所述第一位置重合。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，所述标定点位置确定单元具体包括：

确定所述布线模板上的三个标定点位置，所述三个标定点位置包括：点A、点B和点C，其中，点A是所述布线模板中工件坐标系原点，点B是所述布线模板中工件坐标系X方向上的点，点C是所述布线模板中工件坐标系Y方向上的点。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，还包括：标定柱设定单元；

所述标定柱设定单元，用于分别在所述布线模板的各个标定点位置上垂直设置一个标定柱；其中，所述标定柱顶部为尖点设置。

进一步的，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，所述记录单元，包括：

对准判断模块，用于判断所述标定头的尖端是否与所述标定柱的尖点对准；

坐标记录模块，用于若两者相互对准，则记录所述标定头在当下位置时的坐标。

在本申请实施例中，采用一种布线机器人的机械臂校准方法及装置，通过确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头；记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标；根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。达到了可以让机械臂进行离线编程，编程过程可以直接采用布线节点的布线图上的位置数值，从而避免了在线示教编程过程中示教节点众多的定位和记录过程。机械臂与布线模板的相对位置改变时，仅需要对机械臂进行标定而不需要重新编程，从而避免了大量重复的示教编程工作。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的布线机器人的机械臂校准方法的流程示意图；

图2是根据本申请一种实施例的布线机器人的机械臂校准装置的功能模块结构示意图；

图3是根据本申请一种实施例的标定头与标定柱的结构示意图；

图4是根据本申请一种实施例的标定柱的位置示意图；

图5是根据本申请一种实施例的导线管与标定柱的位置关系示意图；以及

图6是根据本申请一种实施例的标定头与标定柱的位置关系示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

根据本申请的一个实施例，提供了一种布线机器人的机械臂校准方法。如图1所示，该方法包括如下的步骤S1至步骤S5：

S1.确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；

具体的，可以通过激光或图像采集模块进行所述不羡慕版的预设位置的确定；

S2.确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；

具体的，每个所述布线模板上都有相应的标定点，可以通过图像采集模块进行采集，然后通过识别模块进行识别得到；

S3.将机械臂中用于布线的导线管3替换为标定头1；

具体的，可以通过相应的机械手或人工进行更换；且以机械臂端部法兰中心为参考点，替换后的标定头的端部尖点位置与原来导线管的端部的端面中心位置重合，这样以机械臂标定后生成的工件坐标系为基准进行编程，坐标值即为导线管出线点相对于工件坐标系原点的偏移量，编程很简单；

S4.记录所述标定头1移动至各个标定点位置时的坐标；

具体的，可以使系统自动定位到相应的所述标定点，然后记录相应的位置，也可以通过人工移动实现；

S5.根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。

一般的，由于各种类型的布线模板，标定点位置相对于布线模板是不变的，这样在更换新类型的布线模板后，工件坐标系位置不变，不需要重新进行机械臂的标定，可以直接进行离线编程。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述将机械臂中用于布线的导线管3替换为标定头1，包括：

确定所述导线管的端部的端面中心的第一位置；

将机械臂中用于布线的导线管3替换为标定头1后，将所述标定头1的端部尖点位置调整为与所述第一位置重合。如图5及图6所示，为替换前后的示意图。

具体的，可以通过相应的标定头1更换装置或人工将所述导线管3替换为所述标定头1。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述确定所述布线模板上的标定点位置，包括：

确定所述布线模板上的三个标定点位置，所述三个标定点位置包括：点A、点B和点C，其中，点A是所述布线模板中工件坐标系原点，点B是所述布线模板中工件坐标系X方向上的点，点C是所述布线模板中工件坐标系Y方向上的点。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述确定所述布线模板上的标定点位置之后，还包括：

分别在所述布线模板的各个标定点位置上垂直设置一个标定柱2；其中，所述标定柱2顶部为尖点设置。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准方法，所述记录所述标定头1移动至各个标定点位置时的坐标，包括：

判断所述标定头1的尖端是否与所述标定柱2的尖点对准；

若两者相互对准，则记录所述标定头1在当下位置时的坐标。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机控制对应的装置执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述布线机器人的机械臂校准方法的布线机器人的机械臂校准装置，如图2所示，该装置包括：为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种布线机器人的机械臂校准装置。

根据本申请的布线机器人的机械臂校准装置包括：

预设位置确定单元10，用于确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；

标定点位置确定单元20，用于确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；

替换单元30，用于将机械臂中用于布线的导线管3替换为标定头1；

记录单元40，用于记录所述标定头1移动至各个标定点位置时的坐标；

坐标系确定单元50，用于根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，所述替换单元，包括：

第一位置确定模块，用于确定所述导线管的端部的端面中心的第一位置；

重合模块，用于将机械臂中用于布线的导线管3替换为标定头1后，将所述标定头1的端部尖点位置调整为与所述第一位置重合。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，所述标定点位置确定单元具体包括：

确定所述布线模板上的三个标定点位置，所述三个标定点位置包括：点A、点B和点C，其中，点A是所述布线模板中工件坐标系原点，点B是所述布线模板中工件坐标系X方向上的点，点C是所述布线模板中工件坐标系Y方向上的点。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，还包括：标定柱2设定单元；

所述标定柱2设定单元，用于分别在所述布线模板的各个标定点位置上垂直设置一个标定柱2；其中，所述标定柱2顶部为尖点设置。

在一些实施例中，如前述的布线机器人的机械臂校准装置，所述记录单元，包括：

对准判断模块，用于判断所述标定头1的尖端是否与所述标定柱2的尖点对准；

优选的，在本申请中，标定柱2和标定头1端部呈圆锥状尖端，便于机械臂标定时的位置对准。且所述标定柱2的下部与布线模板采用圆锥定位方式，可以快速插拔，方便拆装。

坐标记录模块，用于若两者相互对准，则记录所述标定头1在当下位置时的坐标。

具体的，本发明实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

应用例：

本发明提出了一种用于布线模板的机械臂标定方法，其步骤如下：

1、固定机械臂和布线模板的相对位置。一般机械臂是固定在机器固定座上的，布线模板是需要经常更换交替循环使用的。因此在把布线模板放置在预定位置后，应采用定位装置夹紧定位。

2、在布线模板上安装标定柱2。标定柱2是上部成圆锥形，最上端为尖点，便于与机械臂上的标定头1尖点对准。标定柱2的下部与布线模板采用圆锥定位方式，可以快速插拔，方便拆装。如图3，各种类型的布线模板，其标定柱2所在的标定点位置，相对于布线模板是不变的，这样在更换新类型的布线模板后，工件坐标系位置不变，不需要重新进行机械臂的标定，可以直接进行离线编程。标定点即为图4中的点A、B、C，其中点A是工件坐标系原点，点B是工件坐标系X方向上的点，点C是工件坐标系Y方向上的点。

3、机械臂端部的导线管3替换安装为标定头1。标定头1的头部成圆锥形，最端部为尖点，便于与布线模板上的标定柱2尖点对准。标定头1替换安装后，以机械臂端部法兰中心为参考点，标定头1的端部尖点位置应与原来导线管3的端部的端面中心位置重合，这样以机械臂标定后生成的工件坐标系为基准进行编程，坐标值即为导线管3出线点相对于工件坐标系原点的偏移量，编程很简单。

4、进行机械臂的3点法标定。

1)如图4，将标定柱2安装在布线模板上的3个标定点位置A、B、C。将机械臂标定头1替换安装在主机械臂导线管3位置。

2)移动机械臂，使机械臂上的标定头1到需要标定的工件坐标系原点(A点)，点击记录笛卡尔坐标，记录原点坐标。

3)移动机械臂，使机械臂上的标定头1到标定的工件坐标系Y方向的某点(C点)，点击记录笛卡尔坐标，记录工件Y轴正方向。

4)移动机械臂，使机械臂上的标定头1到标定的工件坐标系X方向的某点(B点)，点击记录笛卡尔坐标，记录工件X轴正方向。

5)按下标定，程序计算出标定坐标。

6)按下保存，存储基坐标的标定值。

5、拆下标定头1和标定柱2，替换安装上导线管3。

6、按照新标定的工件坐标系进行布线编程。众多示教节点的位置坐标即示教节点相对于布线模板上工件坐标系原点的偏移量，这些坐标可以方便的从布线图中获得。

通过上述方法及相应的装置，可以让机械臂进行离线编程，编程过程可以直接采用布线节点的布线图上的位置数值，从而避免了在线示教编程过程中示教节点众多的定位和记录过程。机械臂与布线模板的相对位置改变时，仅需要对机械臂进行标定而不需要重新编程，从而避免了大量重复的示教编程工作。

本发明的标定柱2和标定头1端部呈圆锥状尖端，便于机械臂标定时的位置对准。标定柱2的下部与布线模板采用圆锥定位方式，可以快速插拔，方便拆装。

各种类型的布线模板，标定点位置相对于布线模板是不变的，这样在更换新类型的布线模板后，工件坐标系位置不变，不需要重新进行机械臂的标定，可以直接进行离线编程。

以机械臂端部法兰中心为参考点，替换后的标定头1的端部尖点位置与原来导线管3的端部的端面中心位置重合，这样以机械臂标定后生成的工件坐标系为基准进行编程，坐标值即为导线管3出线点相对于工件坐标系原点的偏移量，编程很简单。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤的判断可以用通用的计算装置或机械执行机构来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种布线机器人的机械臂校准方法，其特征在于，包括：

确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；

确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；

将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头；

记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标；

根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。

2.根据权利要求1所述的布线机器人的机械臂校准方法，其特征在于，所述将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头，包括：

确定所述导线管的端部的端面中心的第一位置；

将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头后，将所述标定头的端部尖点位置调整为与所述第一位置重合。

3.根据权利要求1所述的布线机器人的机械臂校准方法，其特征在于，所述确定所述布线模板上的标定点位置，包括：

确定所述布线模板上的三个标定点位置，所述三个标定点位置包括：点A、点B和点C，其中，点A是所述布线模板中工件坐标系原点，点B是所述布线模板中工件坐标系X方向上的点，点C是所述布线模板中工件坐标系Y方向上的点。

4.根据权利要求1所述的布线机器人的机械臂校准方法，其特征在于，所述确定所述布线模板上的标定点位置之后，还包括：

分别在所述布线模板的各个标定点位置上垂直设置一个标定柱；其中，所述标定柱顶部为尖点设置。

5.根据权利要求4所述的布线机器人的机械臂校准方法，其特征在于，所述记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标，包括：

判断所述标定头的尖端是否与所述标定柱的尖点对准；

若两者相互对准，则记录所述标定头在当下位置时的坐标。

6.一种布线机器人的机械臂校准装置，其特征在于，包括：

预设位置确定单元，用于确定布线模板的预设位置，根据所述预设位置固定所述布线模板；

标定点位置确定单元，用于确定所述布线模板上的标定点位置；其中，所述标定点在各种所述布线模板的相对位置保持不变；

替换单元，用于将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头；

记录单元，用于记录所述标定头移动至各个标定点位置时的坐标；

坐标系确定单元，用于根据所述坐标得到机械臂标定后的工件坐标系。

7.根据权利要求6所述的布线机器人的机械臂校准装置，其特征在于，所述替换单元，包括：

第一位置确定模块，用于确定所述导线管的端部的端面中心的第一位置；

重合模块，用于将机械臂中用于布线的导线管替换为标定头后，将所述标定头的端部尖点位置调整为与所述第一位置重合。

8.根据权利要求6所述的布线机器人的机械臂校准装置，其特征在于，所述标定点位置确定单元具体包括：

确定所述布线模板上的三个标定点位置，所述三个标定点位置包括：点A、点B和点C，其中，点A是所述布线模板中工件坐标系原点，点B是所述布线模板中工件坐标系X方向上的点，点C是所述布线模板中工件坐标系Y方向上的点。

9.根据权利要求6所述的布线机器人的机械臂校准装置，其特征在于，还包括：标定柱设定单元；

所述标定柱设定单元，用于分别在所述布线模板的各个标定点位置上垂直设置一个标定柱；其中，所述标定柱顶部为尖点设置。

10.根据权利要求9所述的布线机器人的机械臂校准装置，其特征在于，所述记录单元，包括：

对准判断模块，用于判断所述标定头的尖端是否与所述标定柱的尖点对准；

坐标记录模块，用于若两者相互对准，则记录所述标定头在当下位置时的坐标。