CN110198812B - 用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法和装置，该初始点位于用于工业机器人调试的触摸屏(305)的上方。该方法包括：通过标称姿态计算模块计算工作对象(303)相对于工业机器人(301)的标称姿态；以及通过初始点选择模块根据标称姿态选择初始点。该方法和装置可以自动选择初始点，以进一步提高调试过程的自动化并且减少工作量。

Description

用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法和装置
技术领域
本公开涉及工业机器人技术领域，并且更具体地涉及一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法和装置。
背景技术
WO2016/154995A1公开了一种用于工业机器人调试的方法和一种工业机器人系统，其中移动设备(诸如移动电话)上的触摸屏被用作工业机器人调试中的辅助工具，从而实现工业自动化和便捷化的机器人调试。
当使用上述方法时，需要确定触摸屏附近的初始点。通常，初始点可以位于触摸屏的中心点附近。此外，当触控笔点击触摸屏时，触控笔最好与触摸屏完全垂直。
由于工业机器人不知道触摸屏的放置位置，因此必须手动指定初始点的位置或者根据现有技术通过离线单元模型预定义初始点的位置。这降低了整个过程的自动化并且增加了额外的工作量。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法和装置。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法，该初始点位于用于工业机器人调试的触摸屏的上方，该方法包括：计算工作对象相对于工业机器人的标称姿态；以及根据标称姿态选择初始点。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的装置，该初始点位于用于工业机器人调试的触摸屏的上方，该装置包括：用于计算工作对象相对于工业机器人的标称姿态的标称姿态计算模块；以及用于根据标称姿态选择初始点的初始点选择模块。
如本公开中提供的用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法和装置可以自动选择初始点，以进一步提高调试过程的自动化并且减少工作量。
附图说明
参考附图，通过对本发明的实施例的描述可以更好地理解本发明，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法的流程图；
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在选择用于工业机器人调试的初始点的过程期间计算标称姿态的流程图；
图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在计算标称姿态时放置惯性传感器和触摸屏的位置的示意图；
图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在选择用于工业机器人调试的初始点的过程期间根据标称姿态选择初始点的流程图；
图5示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在根据标称姿态选择初始点时触控笔的移动路径的示意图；
图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的当存在多个工作对象时在选择用于工业机器人调试的初始点的过程期间选择预触点的示意图；以及
图7示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于选择用于工业机器人调试的初始点的装置的示意图。
在整个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例的描述。在描述实施例时应当注意，为了简洁起见，本说明书可能未完全描述实际实施例的所有特征。在任何一个实施例的实际实现过程中，应当理解，就像在任何一个工程项目或设计项目的过程中一样，为了实现开发人员的特定目标并且满足系统相关或业务相关的限制，通常将制定各种具体策略，这也导致从一个实施例到另一实施例的改变。另外，可以理解，尽管在这种开发过程中所做的努力可能是复杂和乏味的，但是对于与本发明所公开的内容相关的本领域普通技术人员来说，在本公开中公开的技术内容的基础上对设计、制造或生产做出的一些变化仅仅是传统的技术手段，并且本公开的内容不应当被解释为不充分。
除非另外定义，否则权利要求和说明书中使用的技术或科学术语应当是本领域普通技术人员所解释的一般含义。词语“第一”、“第二”等不应当被理解为任何顺序、数量或重要性，而仅用于区分不同的组件。单词“一个(one)”不应当被视为任何数量限制，而应当被理解为“至少一个”。词语“包括(comprise)”或“包括(include)”等表示在“包括(comprise)”或“包括(include)”之前的元素或物品包含在“包括(comprise)”或“包括(include)”之后列举的元素或物品和等同元素，并且不排除其他元素或物品。“连接(connect)”或“链接(link)”等词语既不限于物理或机械连接，也不限于直接或间接连接。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参考本发明的具体实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。显然，要描述的实施例仅仅是本发明的实施例的一部分，而不是所有实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性技术的前提下所做的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在调试工业机器人时，可以使用触摸屏来帮助增加自动化并且减轻手动操作的工作量。具体地，可以驱动连接在机器人手臂上的调试工具(例如，触控笔)点击触摸屏上的某些特定点，并且进一步，在调试期间，这些特定点在机器人坐标系下的坐标值以及它们在触摸屏所在的平面中的坐标值被用作输入数据，以便随后完成多个校准任务。一般而言，可以使用诸如移动电话、平板电脑等便携式电子设备上的触摸屏。
通常，这些特定点的位置使用这些点与屏幕的中心点之间的偏移矢量来定义。但是，机器人不知道屏幕的中心点的位置。因此，需要提供一种用于自动选择初始点以使得初始点尽可能接近中心点的方法和装置。
本发明的实施例首先提供一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法，该初始点可以位于用于工业机器人调试的触摸屏的上方。
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法100的流程图。如图1所示，方法100可以包括步骤101和102。
在步骤101中，计算工作对象相对于工业机器人的标称姿态。
所述的工作对象是指在实际使用工业机器人的过程期间，由工业机器人操纵和处理的对象。
根据本发明的一个实施例，当市场上常见的移动电话或平板电脑用作用于工业机器人调试的辅助工具时，可以通过在移动电话或平板电脑上载有的惯性传感器来获取标称姿态。
所述的惯性传感器可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计等。
工作对象相对于工业机器人的标称姿态可以是在空间坐标系下在三个轴向方向上工作对象所在的平面相对于工业机器人的基架所在的平面的旋转角度。因此，如图2所示，根据本发明的一个实施例，步骤101还可以包括子步骤201和202。
在子步骤201中，获取在惯性传感器处于第一姿态时的第一输出和在惯性传感器处于第二姿态时的第二输出，其中第一姿态与工业机器人的基架的姿态相同，并且第二姿态与工作对象的姿态相同。
参考图3，第一姿态P0可以与工业机器人301的基架302的姿态相同。也就是说，在实际操作期间，首先可以将移动电话或平板电脑305放置在大致平行于工业机器人的基架所在的平面的位置，并且进一步，可以获取在移动电话或平板电脑上的惯性传感器位于该位置时的第一输出。根据本发明的一个实施例，当移动电话或平板电脑处于图3所示的姿态P0时，第一输出可以包括移动电话或平板电脑305上的触摸屏分别围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度。
然后，可以将移动电话或平板电脑调整到与工作对象303的姿态相同的第二姿态P1，并且进一步，可以获取在移动电话或平板电脑上的惯性传感器处于第二姿态时的第二输出。特别地，移动电话或平板电脑可以放置在工作对象303所在的平面中，并且进一步，可以获取移动电话或平板电脑上的惯性传感器的第二输出。根据本发明的一个实施例，当移动电话或平板电脑处于图3所示的姿态P1时，第二姿态可以包括移动电话或平板电脑305上的触摸屏分别围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度。
在子步骤202中，根据第一输出和第二输出计算工作对象相对于工业对象的标称姿态。
工作对象相对于工业对象的标称姿态可以根据第一输出和第二输出之间的偏差来获取。
这样获取的标称姿态的精度可能不是很高，但足以完成机器人调试。
在步骤102中，根据标称姿态选择初始点。
在获取标称姿态之后，可以将用于在机器人上进行调试的触控笔304移动到大致垂直于触摸屏所在的平面的位置。
如图4所示，根据本发明的一个实施例，步骤102还可以包括如下的子步骤401至402。
在子步骤401中，获取预触点的预设位置，该预触点是触摸屏上的任何点。在预触点处，用于工业机器人调试的触控笔触及触摸屏。
根据本发明的一个实施例，预触点可以是触摸屏上的任何点。
根据本发明的一个实施例，参考图5，首先，触控笔可以移动到触摸屏305上方H1高度处的任何位置503，然后触控笔可以沿着大致垂直于触摸屏的方向移动以便触及触摸屏，并且进一步，在触摸屏坐标系(Xt，Yt，Zt)下触控笔在此触及触摸屏的点501的坐标值被用作预触点的位置。
在子步骤402中，根据标称姿态、预触点、触摸屏的中心点和预设高度选择初始点。
根据本发明的一个实施例，可以首先计算预触点的位置相对于触摸屏的中心点的偏移矢量。
根据本发明的一个实施例，由于能够得知在触摸屏坐标系下的触摸屏的中心点的坐标值，因此可以计算在触摸屏坐标系下的预触点与屏幕中心点之间的偏移矢量V0。然后，可以使用在步骤101中获取的标称姿态来计算在机器人坐标系(Xr，Yr，Zr)下的预触点与屏幕中心点之间的偏移矢量。
根据本发明的一个实施例，可以根据偏移矢量和预设高度来选择初始点。
根据本发明的一个实施例，触控笔可以根据预触点的位置相对于触摸屏的中心点的偏移矢量和初始点502的位置的预设高度H2而被移动到触摸屏的中心点上方H2高度的位置。高度H2可以选择为小于高度H1，以增加后续的调试速度。
在选择初始点之后，可以根据调试点A1至AN与中心点之间的预定义偏移矢量V1至VN获取在机器人坐标系下的调试点A1至AN的坐标值，并且进一步，控制机器人以使用触控笔点击触摸屏上的这些调试点，以完成后续调试工作。
如图6所示，当存在多个工作对象时，可以根据任何两个工作对象之间的姿态偏差以及与其中一个工作对象相对应的预触点的位置来计算与其中另一工作对象相对应的预触点的位置。
例如，在图6中，在通过上述步骤101和102选择处于姿态P2的触摸屏的初始点之后，可以通过惯性传感器获取处于姿态P3的触摸屏与处于姿态P2的触摸屏之间的姿态偏差，并且进一步，可以获取在触摸屏位于工作对象602的位置时预触点的坐标。
也就是说，在实际操作中，移动电话或平板电脑305可以按顺序放置在工作对象601、602和603所在的平面上；在获取在触摸屏位于工作对象601的位置时的初始点之后，可以根据初始点的坐标和姿态P2与姿态P3之间的偏差等来计算在触摸屏位于工作对象602的位置时的预触点的坐标，还可以计算在触摸屏位于工作对象603的位置时的预触点的坐标。
上面已经描述了根据本发明的实施例的用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法。本发明的方法可以自动选择初始点，以进一步提高调试过程的自动化程度并且减少工作量。
本发明还提供了一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的装置，该初始点可以位于用于工业机器人调试的触摸屏的上方。参考图7，该图示出了根据本发明的一个实施例的用于选择用于工业机器人调试的初始点的装置700的示意图。如图7所示，装置700可以包括：用于计算工作对象相对于工业机器人的标称姿态的标称姿态计算模块701；以及用于根据标称姿态选择初始点的初始点选择模块。
根据本发明的一个实施例，标称姿态计算模块701还可以包括：用于获取在惯性传感器处于第一姿态时的第一输出和在惯性传感器处于第二姿态时的第二输出的惯性传感器输出获取模块，其中第一姿态与工业机器人的基架的姿态相同，并且第二姿态与工作对象的姿态相同；以及用于根据第一输出和第二输出计算工作对象相对于工业机器人的标称姿态的标称姿态计算子模块。
根据本发明的一个实施例，初始点选择模块702还可以包括：用于获取预触点的预设位置的预触点位置获取模块，该预触点是触摸屏上的任何点，在预触点处，用于工业机器人调试的触控笔触及触摸屏；用于根据标称姿态计算预触点的位置相对于触摸屏的中心点的位置的偏移矢量的偏移矢量计算模块；以及用于根据偏移矢量和预设高度选择初始点的初始点选择子模块。
根据本发明的一个实施例，预触点位置获取模块还可以包括：用于在存在多个工作对象时，根据任何两个工作对象之间的姿态偏差以及与其中一个工作对象相对应的预触点的位置来计算与其中另一工作对象相对应的预触点的位置的获取多个预触点的位置的模块。
根据本发明的一个实施例，第一输出包括触摸屏围绕x轴的旋转角度、触摸屏围绕y轴的旋转角度和触摸屏围绕z轴的旋转角度，并且第二输出包括触摸屏围绕x轴的旋转角度、触摸屏围绕y轴的旋转角度和触摸屏围绕z轴的旋转角度。
根据本发明的一个实施例，惯性传感器与触摸屏集成。
上面已经描述了根据本发明的实施例的用于选择用于工业机器人调试的初始点的装置方法。本发明的装置可以自动选择初始点，以进一步提高调试过程的自动化程度并且减少工作量。
以上已经说明了本发明的实施例，但是并不意图限制本发明。对于本领域技术人员来说，对本发明的各种变化和改变是很清楚的。凡在本发明的精神和原则下所作的任何修改、等同替换、改进等均应当被包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的方法，所述初始点位于用于工业机器人调试的触摸屏的上方，其特征在于，所述方法包括：
计算工作对象相对于所述工业机器人的标称姿态，其中所述工作对象是在实际使用所述工业机器人的过程期间，由所述工业机器人操纵和处理的对象；以及
根据所述标称姿态选择所述初始点，
其中根据所述标称姿态选择所述初始点的步骤还包括：
获取预触点的预设位置，所述预触点是所述触摸屏上的任何点，在所述预触点处，用于工业机器人调试的触控笔触及所述触摸屏；以及
根据所述标称姿态、所述预触点、所述触摸屏的中心点和预设高度，来选择所述初始点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算标称姿态的步骤还包括：
获取在惯性传感器处于第一姿态时的第一输出以及在所述惯性传感器处于第二姿态时的第二输出，其中所述第一姿态与所述工业机器人的基架的姿态相同，并且所述第二姿态与所述工作对象的姿态相同；以及
根据所述第一输出和所述第二输出，计算所述工作对象相对于所述工业机器人的标称姿态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取预触点的位置的步骤还包括：
当存在多个工作对象时，根据任何两个工作对象之间的姿态偏差以及与所述任何两个工作对象中的一个工作对象相对应的预触点的位置，来计算与所述任何两个工作对象中的另一工作对象相对应的预触点的位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一输出包括：所述触摸屏围绕x轴的旋转角度、所述触摸屏围绕y轴的旋转角度和所述触摸屏围绕z轴的旋转角度，并且所述第二输出包括：所述触摸屏围绕x轴的旋转角度、所述触摸屏围绕y轴的旋转角度和所述触摸屏围绕z轴的旋转角度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述惯性传感器与所述触摸屏集成。
6.一种用于选择用于工业机器人调试的初始点的装置，所述初始点位于用于工业机器人调试的触摸屏的上方，其特征在于，所述装置包括：
标称姿态计算模块，用于计算工作对象相对于所述工业机器人的标称姿态，其中所述工作对象是在实际使用所述工业机器人的过程期间，由所述工业机器人操纵和处理的对象；以及
初始点选择模块，用于根据所述标称姿态选择所述初始点，
其中所述初始点选择模块还包括：
预触点位置获取模块，用于获取预触点的预设位置，所述预触点是所述触摸屏上的任何点，在所述预触点处，用于工业机器人调试的触控笔触及所述触摸屏；以及
初始点选择子模块，用于根据所述标称姿态、所述预触点、所述触摸屏的中心点和预设高度，来选择所述初始点。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述标称姿态计算模块还包括：
惯性传感器输出获取模块，用于获取在惯性传感器处于第一姿态时的第一输出以及在所述惯性传感器处于第二姿态时的第二输出，其中所述第一姿态与所述工业机器人的基架的姿态相同，并且所述第二姿态与所述工作对象的姿态相同；以及
标称姿态计算子模块，用于根据所述第一输出和所述第二输出，计算所述工作对象相对于所述工业机器人的标称姿态。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预触点位置获取模块还包括：
获取多个预触点的位置的模块，用于在存在多个工作对象时，根据任何两个工作对象之间的姿态偏差以及与所述任何两个工作对象中的一个工作对象相对应的预触点的位置，来计算与所述任何两个工作对象中的另一工作对象相对应的预触点的位置。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一输出包括：所述触摸屏围绕x轴的旋转角度、所述触摸屏围绕y轴的旋转角度和所述触摸屏围绕z轴的旋转角度，并且所述第二输出包括：所述触摸屏围绕x轴的旋转角度、所述触摸屏围绕y轴的旋转角度和所述触摸屏围绕z轴的旋转角度。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述惯性传感器与触摸屏集成。
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