CN111515916A

CN111515916A - 一种机器人前转向系统误差标定的方法和装置

Info

Publication number: CN111515916A
Application number: CN202010356601.1A
Authority: CN
Inventors: 何浩; 柏林; 刘彪; 舒海燕; 宿凯; 沈创芸; 祝涛剑; 雷宜辉; 刘涛
Original assignee: Guangzhou Gosuncn Robot Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Gosuncn Robot Co Ltd
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2020-08-11

Abstract

本发明是关于一种机器人前转向系统误差标定的方法和装置，本发明控制器向电机发送转向角度命令，所述角度命令包括转向的角度值；电机按照所接收的角度命令转向；控制器根据所述机器人左右轮实际转向角度数据计算所述机器人实际转向的角度；上位机根据所述机器人实际转向的角度和所述向电机发送的机器人转向角度计算机器人前转向系统的误差。本发明的方案，能够自动完成标定传动误差系数，避免因人为因素造成标定准确性下降的问题，同时也减少了人力成本，提高标定效率。

Description

一种机器人前转向系统误差标定的方法和装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人前转向系统误差标定的方法和装置。

背景技术

相关技术中，机器人底盘前轮转向机构系统，由电机、减速箱、传动轴、摇臂连杆机构组成；当电机转动时，通过一系列传动，使得两个轮子一起转动；因为电机输出经过减速箱和传动机构，最后到轮子转动，存在系统传动误差，因此需要标定机器人的系统传动误差，用于程序控制。

方案1：人工直接测量前转向轮子的转角，进行标定；

方案2：让机器人以固定的转角和速度运行起来，做圆周运动，根据圆的直径换算出系统误差。

现有技术缺点：

方案1：人工测量效率低、测量误差大、系统误差标定效果不好；

方案2：需要大面积的测试场地，不利于生产；且需要多组机器人的运行数据，工作量大，效率低。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种机器人前转向系统误差标定方法和装置，能自动完成标定传动误差系数。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种机器人前转向系统误差标定方法，包括控制器向电机发送转向角度命令，所述角度命令包括转向的角度值；

电机按照所接收的角度命令转向；

控制器根据所述机器人左右轮实际转向角度数据计算所述机器人实际转向的角度；

根据所述机器人实际转向的角度和所述向电机发送的机器人转向角度计算机器人前转向系统的误差。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种机器人前转向系统误差标定方法装置，包括：电机、控制器和上位机；控制器安装于机器人车轮上；上位机与控制器电相连；

控制器向电机发送转向角度命令，所述角度命令包括转向的角度值；

电机按照所接收的角度命令转向；

控制器根据实所述机器人左右轮实际转向角度数据计算所述机器人实际转向的角度，且将所述实际转向角度发送至上位机；

上位机根据所述机器人实际转向的角度和所述向电机发送的机器人转向角度计算机器人前转向系统的误差。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：可以自动完成标定传动误差系数，避免因人为因素造成标定准确性下降的问题，同时也减少了人力成本，提高标定效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是根据一示例性实施例示出的一种机器人前转向系统误差标定方法的流程图；

图2为本发明一个实施例中计算一次转向角度命令下机器人的实际转向的角度的算法指示图；

图3是本发明根据一示例性实施例示出的一种机器人前转向系统误差标定装置的示意图；

图中301、机器人前轮；310、控制器；320、角度传感器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本发明提供了一种机器人前转向系统误差标定的方法和装置，可以自动完成标定传动误差系数，避免因人为因素造成标定准确性下降的问题，同时也减少了人力成本，提高标定效率。

图1是本发明根据一示例性实施例示出的一种机器人前转向系统误差标定的方法的流程图。

如图1所示，包括以下步骤：

在步骤101中，控制器向电机发送转向角度命令，所述角度命令包括转向的角度值。

在具体实施例中，控制器向电机发送的转向角度命令是连续的多个，所以其包括转向的角度值也是多个，是按照一个预设增量来计算出来的角度值。且这些角度在一个特定的角度范围，这个角度范围是预先标定好的。

在步骤102中，电机按照所接收的角度命令转向。

在步骤103中，角度传感器采集且计算所述机器人左右轮实际转向的角度数据。

在具体实施例中，电机每执行一次转向动作，角度传感器都会连续采样M个机器人左右轮角度数据，其中，M为大于或者等于3的正整数；然后，根据位值平均滤波算法计算所述机器人左右轮实际转向的角度数据。

在步骤104中，发送所述机器人左右轮实际转向角度数据至控制器。

在步骤105中，控制器根据实所述机器人左右轮实际转向角度数据计算所述机器人实际转向的角度。

图2为本发明一个实施例中计算一次转向角度命令下机器人的实际转向的角度的算法指示图。

参照图2，在具体实施例中，计算一次转向角度命令下机器人的实际转向的角度的公式如下，

公式1：

公式2：

公式3：

公式4：

公式5：

公式6：

公式7：

公式8：

通过公式1、4、5可得:Nx″；

通过公式2、6、7可得:Nx″′；

通过公式3、8可得:N_x。上述公式中各个参数定义如下：

Rx：第x次的右轮转角角度值；

Rx`：第x次的右轮转角对应的弧度值；

Lx：第x次的右轮转角角度值；

Lx`：第x次的右轮转角对应的弧度值；

Nx：第x次的实际转角值；

Nx`：第x次的实际转角值对应的弧度值；

Nx``：第x次的右轮转换出的实际转角值对应的弧度值；

Nx```：第x次的左轮转换出的实际转角值对应的弧度值；

H1：轴距(前轮轴到后轮轴的距离)；

H2：轮距(两轮之间的距离)；

H3：机器人旋转中心距离后轮轴端近点的距离。

在步骤106中，根据所述机器人实际转向的角度和所述向电机发送的机器人转向角度计算机器人前转向系统的误差。

在具体实施例中，本步骤是将实际转角数据发送给上位机，由上位机将实际转向的角度和所述向电机发送的机器人转向角度进行线性拟合得到前转向系统传动误差的标定系数。

在一个具体的示例中，控制器下发一次角度命令Cx给电机后，等待100ms后接收左右轮的角度传感器数据(各100组)，并使用中位值平均滤波算法得出当前下发角度Cx对应的左右轮实际转向角度Lx和Rx；即连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值的方法计算得出当前下发角度Cx对应的左右轮实际转向角度Lx和Rx。

控制器将会以0.1°的增量下发角度命令给电机，完成标定循环；(如设定为-30°--+30°，，由0°执行到-30°，再由-30°执行到+30°，然后由+30°执行到0°，完成一次标定循环)执行结果如表1。

1

2

3

4

5

6

…………

下发角度C

C1

C2

C3

C4

C5

C6

…………

左轮角度L

L1

L2

L3

L4

L5

L6

…………

右轮角度R

R1

R2

R3

R4

R5

R6

…………

表1

完成一次标定循环后，控制器再通过以下公式，算出实际角度Nx。

参照图2，

公式1：

公式2：

公式3：

公式4：

公式5：

公式6：

公式7：

公式8：

通过公式1、4、5可得:Nx″；

通过公式2、6、7可得:Nx″′；

通过公式3、8可得:N_x。

上述公式中各个参数定义如下：

Rx：第x次的右轮转角角度值；

Rx`：第x次的右轮转角对应的弧度值；

Lx：第x次的右轮转角角度值；

Lx`：第x次的右轮转角对应的弧度值；

Nx：第x次的实际转角值；

Nx`：第x次的实际转角值对应的弧度值；

Nx``：第x次的右轮转换出的实际转角值对应的弧度值；

Nx```：第x次的左轮转换出的实际转角值对应的弧度值；

H1：轴距(前轮轴到后轮轴的距离)；

H2：轮距(两轮之间的距离)；

H3：机器人旋转中心距离后轮轴端近点的距离。

将所有的下发角度C点进行解算，于是可以得到实际转角表，如表2

表2

控制器将实际转角数据发送给上位机进行线性拟合，可得到前转向系统传动误差的标定系数T:C＝T×N。

由该实施例可见，本发明控制器向电机发送转向角度命令，所述角度命令包括转向的角度值；电机按照所接收的角度命令转向；控制器根据所述机器人左右轮实际转向角度数据计算所述机器人实际转向的角度；上位机根据所述机器人实际转向的角度和所述向电机发送的机器人转向角度计算机器人前转向系统的误差。可以自动完成标定传动误差系数，避免因人为因素造成标定准确性下降的问题，同时也减少了人力成本，提高标定效率。

与前述应用功能实现方法实施例相对应，本发明还提供了一种机器人前转向系统误差标定装置及相应的实施例。

图3是本发明根据一示例性实施例示出的一种机器人前转向系统误差标定装置的示意图。

参照图3，在一种机器人前转向系统误差标定装置中可以包括：电机、控制器310、角度传感器320、机器人前轮301和上位机。

控制器310安装于机器人车轮上；上位机与控制器310电相连；角度传感器320固定于机器人前轮301。

在一个具体实施例中，控制器310还可以安装于机器人其他任何位置。

角度传感器320通过固定支架固定于机器人前轮301。

控制器310向电机发送转向角度命令，所述角度命令包括转向的角度值。

电机按照所接收的角度命令转向。

角度传感器320采集且计算所述机器人左右轮实际转向的角度数据。

角度传感器320发送所述机器人左右轮实际转向角度数据至控制器310。

控制器310根据实所述机器人左右轮实际转向角度数据计算所述机器人实际转向的角度，且将所述实际转向角度发送至上位机。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的上述方法。

本实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本发明的上述方法中限定的上述各步骤的计算机程序代码指令。

或者，本发明还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或计算设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本发明的上述方法的各个步骤。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。