CN110065072A - 机器人重复定位精度的验证方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人重复定位精度的验证方法，属于机器人领域。该机器人重复定位精度的验证方法包括：固定具有多个球形扫描目标的组件，机器人携带三维成像仪；机器人根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标进行扫描得到各球形扫描目标的多组测量坐标和测量直径；根据各球形扫描目标的实际直径与测量直径之间的误差和设定误差，得到各球形扫描目标的有效测量坐标；根据各球形扫描目标的有效测量坐标，分别计算各球形扫描目标的三个坐标分量的标准偏差；根据三个坐标分量的标准偏差计算各球形扫描目标的测量重复定位精度；根据所有测量重复定位精度和给定的重复定位精度验证机器人的重复定位精度。

Description

机器人重复定位精度的验证方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人重复定位精度的验证方法。
背景技术
随着智能化的快速发展，机器人在各个行业得到了广泛应用，因此，对机器人重复定位精度的要求也越来越高。由于当前广泛采用的是示教方式进行机器人编程，因此对于重复定位精度的要求更高。重复定位精度是机器人一项重要的性能指标。然而机器人在长期运行后，机器人重复定位精度会下降，因此需要定期对机器人进行重复定位精度的验证，以便对机器人进行维护，从而确保机器人的正常运行。
目前，测量机器人重复定位精度检测设备主要有激光跟踪仪和三坐标测量仪。激光跟踪仪测量方式中，激光需要一直跟踪机器人末端的靶球，机器人运动速度不能很高，否则容易出现断光，操作要求高，且价格昂贵。而三坐标测量仪测量方式中，机器人与三坐标测量仪之间需要进行动作协调，否则容易造成干涉，损坏测量仪，操作比较繁琐，设备也比较昂贵。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种操作简单且成本较低的验证机器人重复定位精度的方法。
为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种机器人重复定位精度的验证方法，其包括：
S1、固定具有多个球形扫描目标的组件，所有球形扫描目标均位于法兰盘上安装有三维成像仪的机器人的扫描的范围内；
S2、机器人根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标进行扫描得到各球形扫描目标的多组点云数据，并根据各点云数据拟合得到对应的球形扫描目标的多组测量坐标和测量直径；
S3、根据各球形扫描目标的实际直径与测量直径之间的误差和设定误差，得到各球形扫描目标的有效测量坐标；
S4、根据各球形扫描目标的有效测量坐标，分别计算各球形扫描目标的三个坐标分量的标准偏差；
S5、根据三个坐标分量的标准偏差计算各球形扫描目标的测量重复定位精度；
S6、根据所有测量重复定位精度和给定的重复定位精度验证机器人的重复定位精度。
进一步地，步骤S1中，组件包括围合形成四面体的框架，球形扫描目标的数量为3个，分别位于框架的不同顶角处，所有球形扫描目标的尺寸均相同。
进一步地，机器人根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标进行扫描得到各球形扫描目标的多组点云数据进一步包括：
S21、第一子路径：初始位置→第一中间位置→目标位置→初始位置；并在目标位置处完成所有球形扫描目标的单次扫描；
S22、重复步骤S21a次后执行步骤S23；
S23、第二子路径：初始位置→第二中间位置→目标位置→初始位置；并在目标位置处完成所有球形扫描目标的单次扫描；
S24、重复步骤S23b次后执行步骤S25；
S25、第三子路径：初始位置→第三中间位置→目标位置→初始位置；并在目标位置处完成所有球形扫描目标的单次扫描；
S26、重复步骤S25c次；
其中，a、b和c均为大于10的自然数；初始位置、目标位置、第一中间位置、第二中间位置和第三中间位置均为机器人内部设定的速度和路径决定的。
本发明的有益效果为：
通过机器人携带三维成像仪，结合机器人内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标进行扫描，从而获取各球形扫描目标的多组测量坐标，并提取其中的多组有效测量坐标，利用多组有效测量坐标，计算各球形扫描目标的标准偏差，从而得到各球形扫描目标的测量重复定位精度，将其与给定的重复定位精度进行比较从而验证机器人的重复定位精度。
由于根据机器人内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标进行扫描，降低了不同运行速度对测量精度的影响，也降低了机器人回程误差对测量精度的影响，从而提升了测量重复定位精度的准确性。
采用球形扫描目标，简化了其测量坐标的获取过程，不仅减少了验证所需时间，还提高了测量重复定位精度的准确性。
三维成像仪价格相对较低，并且这种验证方法只需1人参与即可完成，其操作简单，所需设备成本和人力成本较低。并且测量重复定位精度的准确性也有保障。
附图说明
图1为具体实施例中，验证方法的应用示意图。
其中，1、组件；2、球形扫描目标；3、机器人。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
该机器人重复定位精度的验证方法包括：
S1、固定具有多个球形扫描目标2的组件1，所有球形扫描目标2均位于法兰盘上安装有三维成像仪的机器人3的扫描的范围内；
S2、机器人3根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标2进行扫描得到各球形扫描目标2的多组点云数据，并根据各点云数据拟合得到对应的球形扫描目标2的多组测量坐标和测量直径；
S3、根据各球形扫描目标2的实际直径与测量直径之间的误差和设定误差，得到各球形扫描目标2的有效测量坐标；
S4、根据各球形扫描目标2的有效测量坐标，分别计算各球形扫描目标2的三个坐标分量的标准偏差；
S5、根据三个坐标分量的标准偏差计算各球形扫描目标2的测量重复定位精度；
S6、根据所有测量重复定位精度和给定的重复定位精度验证机器人3的重复定位精度。
实施时，如图1所示，本方案优选球形扫描目标2的数量为3个，分别位于框架的不同顶角处，所有球形扫描目标2的尺寸均相同，以便于三维成像仪单次即可完成对所有球形扫描目标2的扫描，从而进一步简化了所有球形扫描目标2的测量坐标的获取过程，不仅减少了验证所需时间，还提高了测量重复定位精度的准确性。
其中，机器人3根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标2进行扫描得到各球形扫描目标2的多组点云数据进一步包括：
S21、第一子路径：初始位置→第一中间位置→目标位置→初始位置；并在目标位置处完成所有球形扫描目标2的单次扫描；
S22、重复步骤S21a次后执行步骤S23；
S23、第二子路径：初始位置→第二中间位置→目标位置→初始位置；并在目标位置处完成所有球形扫描目标2的单次扫描；
S24、重复步骤S23b次后执行步骤S25；
S25、第三子路径：初始位置→第三中间位置→目标位置→初始位置；并在目标位置处完成所有球形扫描目标2的单次扫描；
S26、重复步骤S25c次；
其中，a、b和c均为大于10的自然数；初始位置、目标位置、第一中间位置、第二中间位置和第三中间位置均为机器人3内部设定的速度和路径决定的。第一中间位置、第二中间位置和第三中间位置的空间坐标不同。
采用上述方式，使得三维扫描仪在每个子路径均重复扫描了各球形扫描目标2，并且使得单个路径的重复扫描的姿态一致，且单个路径重复扫描得到多组测量坐标之间的获得时间差较小、机器人3的实时温度差较小，从而提升了单个子路径的测量重复定位精度测量的准确性，进而提升了整个测量重复定位精度的准确性。
在步骤S3中，当球形扫描目标2的实际直径与测量直径之间的误差大于设定误差时，即舍弃该组数据中的测量坐标，从而得到所有球形扫描目标2的多组有效测量坐标。
在步骤S4中，以单个子路径中的有效测量坐标为基准，计算各球形扫描目标2在该子路径下的三个坐标分量的标准偏差的计算公式为：
其中，δjk(j＝1，2，3；k＝x，y，z；)分别为第一子路径下，第二子路径下和第三子路径下该球形扫描目标2的x坐标，y坐标和z坐标的标准偏差，n为该子路径的有效重复次数，ki为第i次扫描的有效测量坐标中的分坐标，为该子路径下有效测量坐标中分坐标的平均值。
在步骤S5中，各球形扫描目标2的测量重复定位精度包括各子路径下该球形扫描目标2测量重复定位精度δj，其计算公式均为：
在步骤S6中，当每个球形扫描目标2的所有子路径下的测量重复定位精度均小于等于设定重复定位精度时，即判定该机器人3的重复定位精度符合设定重复定位精度，否则判定该机器人3的重复定位精度失准。

Claims (3)

1.机器人重复定位精度的验证方法，其特征在于，包括：
S1、固定具有多个球形扫描目标(2)的组件(1)，所有球形扫描目标(2)均位于法兰盘上安装有三维成像仪的机器人(3)的扫描的范围内；
S2、机器人(3)根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标(2)进行扫描得到各球形扫描目标(2)的多组点云数据，并根据各点云数据拟合得到对应的球形扫描目标(2)的多组测量坐标和测量直径；
S3、根据各球形扫描目标(2)的实际直径与测量直径之间的误差和设定误差，得到各球形扫描目标(2)的有效测量坐标；
S4、根据各球形扫描目标(2)的有效测量坐标，分别计算各球形扫描目标(2)的三个坐标分量的标准偏差；
S5、根据所述三个坐标分量的标准偏差计算各球形扫描目标(2)的测量重复定位精度；
S6、根据所有测量重复定位精度和给定的重复定位精度验证机器人(3)的重复定位精度。
2.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤S1中，所述组件(1)包括围合形成四面体的框架，球形扫描目标(2)的数量为3个，分别位于框架的不同顶角处，所有球形扫描目标(2)的尺寸均相同。
3.根据权利要求2所述的验证方法，其特征在于，所述机器人(3)根据其内部设定的速度和路径多次重复对各球形扫描目标(2)进行扫描得到各球形扫描目标(2)的多组点云数据进一步包括：
S21、第一子路径：初始位置→第一中间位置→目标位置→初始位置；并在所述目标位置处完成所有球形扫描目标(2)的单次扫描；
S22、重复步骤S21a次后执行步骤S23；
S23、第二子路径：初始位置→第二中间位置→目标位置→初始位置；并在所述目标位置处完成所有球形扫描目标(2)的单次扫描；
S24、重复步骤S23b次后执行步骤S25；
S25、第三子路径：初始位置→第三中间位置→目标位置→初始位置；并在所述目标位置处完成所有球形扫描目标(2)的单次扫描；
S26、重复步骤S25c次；
其中，a、b和c均为大于10的自然数；所述初始位置、目标位置、第一中间位置、第二中间位置和第三中间位置均为机器人(3)内部设定的速度和路径决定的。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112847441A (zh) * 2021-01-20 2021-05-28 广东工业大学 基于梯度下降法的六轴机器人坐标偏移检测方法和装置

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2669257A1 (fr) * 1990-11-21 1992-05-22 Renault Automatique Procede d'etalonnage d'un robot.
US6321137B1 (en) * 1997-09-04 2001-11-20 Dynalog, Inc. Method for calibration of a robot inspection system
US6349245B1 (en) * 1998-02-18 2002-02-19 Armstrong Healthcare Limited Method of and apparatus for registration of a robot
US6615112B1 (en) * 1999-06-26 2003-09-02 Kuka Schweissanlagen Gmbh Method and device for calibrating robot measuring stations, manipulators and associated optical measuring devices
CN101100061A (zh) * 2006-07-03 2008-01-09 发那科株式会社 测量装置以及校准方法
CN101239469A (zh) * 2007-02-05 2008-08-13 发那科株式会社 机器人机构的校准装置及方法
CN102395898A (zh) * 2009-02-17 2012-03-28 绝对机器人技术有限公司 对机器人臂的位置信息的测量
CN102519434A (zh) * 2011-12-08 2012-06-27 北京控制工程研究所 一种用于立体视觉三维恢复数据精度测量的试验验证方法
CN203881298U (zh) * 2014-05-10 2014-10-15 安徽埃夫特智能装备有限公司 一种用于检测工业机器人手臂运动重复定位精度的检测装置
CN104325467A (zh) * 2014-11-05 2015-02-04 南京熊猫电子股份有限公司 机器人运动精度测试装置
CN104535027A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 南京航空航天大学 一种变参数误差辨识的机器人精度补偿方法
CN104736304A (zh) * 2012-10-19 2015-06-24 伊诺斯自动化软件有限责任公司 工业机器人的在线校准方法,执行该方法的系统和包括该校准系统的工业机器人
CN105773609A (zh) * 2016-03-16 2016-07-20 南京工业大学 一种基于视觉测量及距离误差模型的机器人运动学标定方法
CN106092053A (zh) * 2015-12-25 2016-11-09 宁夏巨能机器人系统有限公司 一种机器人重复定位系统及其定位方法
CN106403762A (zh) * 2016-07-01 2017-02-15 佛山市业鹏机械有限公司 码垛机器人端部运动重复定位精度的检测方法及装置
CN107088892A (zh) * 2017-04-01 2017-08-25 西安交通大学 一种基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法
CN108180834A (zh) * 2018-02-05 2018-06-19 中铁二十二局集团有限公司 一种工业机器人同三维成像仪位姿关系现场实时标定方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2669257A1 (fr) * 1990-11-21 1992-05-22 Renault Automatique Procede d'etalonnage d'un robot.
US6321137B1 (en) * 1997-09-04 2001-11-20 Dynalog, Inc. Method for calibration of a robot inspection system
US6349245B1 (en) * 1998-02-18 2002-02-19 Armstrong Healthcare Limited Method of and apparatus for registration of a robot
US6615112B1 (en) * 1999-06-26 2003-09-02 Kuka Schweissanlagen Gmbh Method and device for calibrating robot measuring stations, manipulators and associated optical measuring devices
CN101100061A (zh) * 2006-07-03 2008-01-09 发那科株式会社 测量装置以及校准方法
CN101239469A (zh) * 2007-02-05 2008-08-13 发那科株式会社 机器人机构的校准装置及方法
CN102395898A (zh) * 2009-02-17 2012-03-28 绝对机器人技术有限公司 对机器人臂的位置信息的测量
CN102519434A (zh) * 2011-12-08 2012-06-27 北京控制工程研究所 一种用于立体视觉三维恢复数据精度测量的试验验证方法
CN104736304A (zh) * 2012-10-19 2015-06-24 伊诺斯自动化软件有限责任公司 工业机器人的在线校准方法,执行该方法的系统和包括该校准系统的工业机器人
CN203881298U (zh) * 2014-05-10 2014-10-15 安徽埃夫特智能装备有限公司 一种用于检测工业机器人手臂运动重复定位精度的检测装置
CN104325467A (zh) * 2014-11-05 2015-02-04 南京熊猫电子股份有限公司 机器人运动精度测试装置
CN104535027A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 南京航空航天大学 一种变参数误差辨识的机器人精度补偿方法
CN106092053A (zh) * 2015-12-25 2016-11-09 宁夏巨能机器人系统有限公司 一种机器人重复定位系统及其定位方法
CN105773609A (zh) * 2016-03-16 2016-07-20 南京工业大学 一种基于视觉测量及距离误差模型的机器人运动学标定方法
CN106403762A (zh) * 2016-07-01 2017-02-15 佛山市业鹏机械有限公司 码垛机器人端部运动重复定位精度的检测方法及装置
CN107088892A (zh) * 2017-04-01 2017-08-25 西安交通大学 一种基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法
CN108180834A (zh) * 2018-02-05 2018-06-19 中铁二十二局集团有限公司 一种工业机器人同三维成像仪位姿关系现场实时标定方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112847441A (zh) * 2021-01-20 2021-05-28 广东工业大学 基于梯度下降法的六轴机器人坐标偏移检测方法和装置
CN112847441B (zh) * 2021-01-20 2022-02-15 广东工业大学 基于梯度下降法的六轴机器人坐标偏移检测方法和装置

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