CN112518714B - 一种上下料机械手安全区快速在线示教方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上下料机械手安全区快速在线示教方法，包括根据X轴和Z轴的移动轨迹进行坐标示教，保存X轴和Z轴对应的示教点；基于X轴的示教点选择两个示教点保存为左极限x₁和右极限x₂；基于Z轴的示教点选择两个示教点保存为上极限z₁和下极限z₂；以Y轴的整个移动轨迹为安全移动范围，基于左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，形成封闭的立方体作为机械手运动的安全区域；对得到的所述安全区域进行合法性检测，若检测合格则确定为安全区域；否则丢弃本次得到的所述安全区域，并返回重新设置。本发明无需人工输入运动极限坐标，实现在线示教，降低安全区设置复杂度。

Description

一种上下料机械手安全区快速在线示教方法

技术领域

本申请属于机械手编程示教技术领域，具体涉及一种上下料机械手安全区快速在线示教方法。

背景技术

上下料机械手是一种可用于上料、下料、加工配件的常用自动化装置。建立在直角坐标系X、Y、Z坐标系统基础上。经过不断的技术改进，上下料机械手已经可以完全替代人工完成工件的抓取与传送，具有很高的智能性。

在上下料机械手工作和运动时，往往会因工作环境和装置设计的不同，在运行时可能会出现误碰撞导致机械损坏，所以需要对安全工作区域进行限定。通常现有的安全区设置方法是人为记录安全区范围设置机械手运动极限，在判断机械手进出安全区时，需要给定指定的输入信号，才可确定机械手是否处于安全区，并且通常需要手动输入运动极限坐标，不能在线示教坐标，需要设定的步骤较多，判断条件较为复杂。

发明内容

本申请的目的在于提供一种上下料机械手安全区快速在线示教方法，无需人工输入运动极限坐标，实现在线示教，降低安全区设置复杂度。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种上下料机械手安全区快速在线示教方法，以机械手建立直角坐标系，所述上下料机械手的运动轴包括X轴、Y轴和Z轴，所述上下料机械手安全区快速在线示教方法，包括：

步骤S1、根据X轴和Z轴的移动轨迹进行坐标示教，保存X轴和Z轴对应的示教点；

步骤S2、基于X轴的示教点选择两个示教点保存为左极限x₁和右极限x₂；基于Z轴的示教点选择两个示教点保存为上极限z₁和下极限z₂；

步骤S3、以Y轴的整个移动轨迹为安全移动范围，基于左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，形成封闭的立方体作为机械手运动的安全区域；

步骤S4、对得到的所述安全区域进行合法性检测，若检测合格则确定为安全区域；否则丢弃本次得到的所述安全区域，并返回步骤S2重新设置。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述步骤S1，根据X轴和Z轴的移动轨迹进行坐标示教，保存X轴和Z轴对应的示教点，包括：

步骤S1.1、取其中一个运动轴，设置该运动轴的原点位置以及终点位置，得到该运动轴的最大移动距离，并指定运动轴的正反运动方向；

步骤S1.2、将该运动轴的最大移动距离分割为k段，记录每段的起始点和末尾点，得到移动轨迹上的k+1个记录点；

步骤S1.3、控制该运动轴运动至所需的部分或全部记录点，保存运动轴运动至各记录点时的脉冲数，得到示教点。

作为优选，若所述运动轴在原点位置以及终点位置之间的最大脉冲数为n，则以每个脉冲对最大移动距离分割，即k＝n，得到移动轨迹上的n+1个记录点；

则所述步骤S1.3中直接取所需的部分或全部记录点作为示教点。

作为优选，所述步骤S3包括：

将选择得到的左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂依次记录至同一数组中，以一个数组对应记录一个安全区域。

作为优选，所述步骤S4，对得到的所述安全区域进行合法性检测，包括：

检测本次得到的安全区域是否大于最小安全区范围，若大于最小安全区范围，则进行安全区域的端点合法性检测；否则安全区域合法性检测不合格；

其中，所述安全区域的端点合法性检测，包括：若X轴和Z轴的坐标原点分别在左端和上端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁小于右极限x₂并且上极限z₁小于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在左端和下端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁小于右极限x₂并且上极限z₁大于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在右端和上端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁大于右极限x₂并且上极限z₁小于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在右端和下端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁大于右极限x₂并且上极限z₁大于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格。

作为优选，所述上下料机械手安全区快速在线示教方法，还包括示教最小安全区范围，所述示教最小安全区范围，包括：

设定运动轴移动范围内的一个点作为参考点；

移动对应运动轴，直至该运动轴在运动方向上的最前端到达所述参考点，记录此时运动轴的坐标，记为P₁；

继续移动对应运动轴，直至该运动轴在运动方向上的最末端到达所述参考点，记录此时运动轴的坐标，记为P₂；

控制该运动轴在移动范围内完成一个加减速周期的运动，记录运动的起始坐标为P₃，记录运动的结束坐标为P₄；

取|P₂-P₁|和|P₄-P₃|中的较小值作为该运动轴的最小安全区范围。

作为优选，所述检测本次得到的安全区域是否大于最小安全区范围，包括：

令X轴的最小安全区范围为X_min，Z轴的最小安全区范围为Z_min；

若|x₂-x₁|>X_min且|z₂-z₁|>Z_min，则本次得到的安全区域大于最小安全区范围；否则安全区域合法性检测不合格。

作为优选，所述上下料机械手安全区快速在线示教方法，还包括：

若机械手处于安全区域外部，则Z轴处于原点位置且不能移动；

若机械手处于安全区域内部，则X轴的移动范围为左极限x₁和右极限x₂之间，Z轴的移动范围为上极限z₁和下极限z₂之间。

作为优选，所述安全区域为1个或多个。

本申请提供的上下料机械手安全区快速在线示教方法，在进行安全区极限范围判断时，只需要通过设置极限坐标，会自动判断是否进入安全区，避免了多次输入判断极限范围信号，节约了硬件资源，并简化了操作步骤。在设置安全区极限坐标时，可以在线示教出极限范围的坐标，无需人为记录安全区范围，更加人性化。用户可以根据需求定制所需安全区个数时，易于技术人员的开发与维护。

附图说明

图1为本申请的上下料机械手安全区快速在线示教方法的流程图；

图2为本申请实施例1中上下料机械手安全区快速在线示教方法的流程图；

图3为本申请多安全区的一种实施例设置方式。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

其中一个实施例中，提供一种上下料机械手安全区快速在线示教方法，用于便捷快速的设置上下料机械手运动的安全区域，避免机械手在运动中损坏。

现有的上下料机械手一般包括3个相互垂直的运动轴，因此上下料机械手通常根据设定的直角坐标系进行运动。这里说的相垂直的运动轴一般指主臂，有些上下料机械手还设有副臂，本实施例主要针对主臂对安全区快速在线示教方法进行描述，并且该示教方法可以推广至副臂，甚至其他需要设置安全区的使用场景。

本实施例以机械手建立直角坐标系，设定上下料机械手的运动轴包括X轴、Y轴和Z轴，如图1所示，本实施例的上下料机械手安全区快速在线示教方法，包括：

步骤S1、根据X轴和Z轴的移动轨迹进行坐标示教，保存X轴和Z轴对应的示教点。

考虑到在实际应用中Y轴在其移动范围内的移动必然是安全的，因此本实施例忽略对Y轴的示教，即以整个Y轴的移动范围作为安全移动区域。在其他实施例中，若需要对Y轴也进行安全区域设定，则可参考X轴或Z轴进行设置。

本实施例中保存的示教点是为了便于后续安全区域的选择，并不是为了示教运行轴的执行坐标或逻辑，因此本申请可极大简化示教过程，一种优选的示教过程如下：

步骤S1.1、取其中一个运动轴，设置该运动轴的原点位置以及终点位置，得到该运动轴的最大移动距离，并指定运动轴的正反运动方向。

步骤S1.2、将该运动轴的最大移动距离分割为k段，记录每段的起始点和末尾点，得到移动轨迹上的k+1个记录点。

步骤S1.3、控制该运动轴运动至所需的部分或全部记录点，保存运动轴运动至各记录点时的脉冲数，得到示教点。

将运动轴的移动轨迹进行分段，降低示教压力，提高示教针对性，并且本实施例中的示教方法可适用于运动轴的移动脉冲数已知或未知的情况。

在运动轴的移动脉冲数未知的情况下，可以事先根据原点位置和终点位置计算得到k+1个记录点。这里的记录点为坐标点，然后控制运动轴运动至部分或全部记录点记录脉冲数。

在运动轴的移动脉冲数已知的情况下，也可以重新控制运动轴移动以获取脉冲，从而实现对已知脉冲的进一步校验，保证安全区设置的可靠性。当然也可以利用已知的移动脉冲数简化示教过程，进一步优化上述示教过程如下：

若所述运动轴在原点位置以及终点位置之间的最大脉冲数为n，则以每个脉冲对最大移动距离分割，即k＝n，得到移动轨迹上的n+1个记录点，则所述步骤S1.3中直接取所需的部分或全部记录点作为示教点。

例如原点位置以及终点位置之间的最大脉冲数为1000，则产生1001个记录点，因此可直接取第50、160、600个脉冲作为示教点，实现快速示教。

步骤S2、基于X轴的示教点选择两个示教点保存为左极限x₁和右极限x₂；基于Z轴的示教点选择两个示教点保存为上极限z₁和下极限z₂。

在实际应用过程中，安全区域可以是1个或者多个，但对于示教而言，每个安全区域的示教逻辑均相同，因此本实施例以一个安全区域的示教为例进行说明。对于一个安全区域而言，其在X轴和Z轴中必然存在极限端点，基于步骤S1中的示教点可以直接进行选取作为极限端点，以降低安全区设置难度。

容易理解的是，由于极限端点从示教点中直接选取，因此步骤S1中保存的示教点应至少为设置安全域所需的示教点，当然也可以对所有记录点进行示教以提高后续安全区设置和更改的灵活性。

例如本次需要设置的安全区在X轴上的区域为[10～20]，下次可能是[10～30]，因此步骤S1中示教时可直接示教10，20，30三个点以供选择。

步骤S3、以Y轴的整个移动轨迹为安全移动范围，基于左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，形成封闭的立方体作为机械手运动的安全区域。

在生成安全区域时，可以是仅保存四个极限点作为生成安全区域的操作；也可以是将选择得到的左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂依次记录至同一数组中，以一个数组对应记录一个安全区域，直接对整个数组或者对数组中的某个极限点进行修改，以提高安全区域操作的便利性；还可以根据四个极限点生成虚拟安全区域用于展示和判断。

当四个极限点均选取后再进行合法性检测。

步骤S4、对得到的所述安全区域进行合法性检测，若检测合格则确定为安全区域；否则丢弃本次得到的所述安全区域，并返回步骤S2重新设置。

本实施例在设置机械手安全区域时，只需示教移动轨迹上的点，即可快速、简便的选择安全区域的极限端点，生成机械手运动的安全区域，避免手动多次输入极限信号，极大的简化安全区域设置难度。

在设置安全区域后，本实施例还需要对安全区域的合法性进行检测，以避免设置过程出错导致运行故障，对安全区域的合法性检测可以是对安全域的位置、大小等进行检测。在一实施例中，考虑到本实施例的极限端点为脉冲数，因此提供一种快速的检测方法如下：

检测本次得到的安全区域是否大于最小安全区范围，若大于最小安全区范围，则进行安全区域的端点合法性检测；否则安全区域合法性检测不合格；

其中，所述安全区域的端点合法性检测，包括：若X轴和Z轴的坐标原点分别在左端和上端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁小于右极限x₂并且上极限z₁小于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在左端和下端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁小于右极限x₂并且上极限z₁大于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在右端和上端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁大于右极限x₂并且上极限z₁小于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在右端和下端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁大于右极限x₂并且上极限z₁大于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格。

安全区域的端点合法性检测仅仅是考虑了安全区域本身的合理性，而最小安全区范围的判断还考虑到上下料机械手本身，从上下料机械手的运动特性以及结构特性来判断安全区域设置是否合理，使得本申请的安全区快速在线示教方法不仅设置安全域速度快，且合理性高。

从上下料机械手的运动特性以及结构特性来进行合法性检测，还可以避免因安全区域范围过小导致上下料机械手无法运动，或者运动出现急停、卡顿等现象，在保证上下料机械手运动安全性的同时，提升了上下料机械手运动的流畅性，降低机械手运动的磨损，延长机械手使用寿命。

其中最小安全区范围为本申请上下料机械手安全区快速在线示教方法的一部分，本实施例中示教最小安全区范围，包括以下步骤：

设定运动轴移动范围内的一个点作为参考点。

移动对应运动轴，直至该运动轴在运动方向上的最前端到达所述参考点，记录此时运动轴的坐标，记为P₁。

继续移动对应运动轴，直至该运动轴在运动方向上的最末端到达所述参考点，记录此时运动轴的坐标，记为P₂。

控制该运动轴在移动范围内完成一个加减速周期的运动，记录运动的起始坐标为P₃，记录运动的结束坐标为P₄。

取|P₂-P₁|和|P₄-P₃|中的较小值作为该运动轴的最小安全区范围。

|P₂-P₁|为从结构特性来考虑最小安全区范围设置的方向，|P₄-P₃|为从运动特性来考虑最小安全区范围设置的方向，取两者中的较小(即最小)的一者作为最终的最小安全区范围，示教结果合理、可靠。并在该设置方法适用于各运动轴，例如X轴、Z轴等。

其中，基于最小安全区范围，检测本次得到的安全区域是否大于最小安全区范围的操作，包括以下步骤：

令X轴的最小安全区范围为X_min，Z轴的最小安全区范围为Z_min；

若|x₂-x₁|>X_min且|z₂-z₁|>Z_min，则本次得到的安全区域大于最小安全区范围；否则安全区域合法性检测不合格。

本实施例中在安全区域合法性检测不合格时，否则丢弃本次得到的所述安全区域，可以是直接不保存上一步骤得到的极限点，也可以是若上一步骤中已经保存了极限点，则删除上一步骤保存的极限点。

当设置安全区域后，在上下料机械手后续的运动过程中，均需要根据设置的安全区域进行工作。在安全区域生效之前，需要将所有运动轴回零，以保证机械手处于完全安全状态。

当开启安全区域检测后，根据示教的安全区域以及报警规则控制机械手运动，本实施例的上下料机械手安全区快速在线示教方法，还包括报警规则的示教：

若机械手处于安全区域外部，则Z轴处于原点位置且不能移动；

若机械手处于安全区域内部，则X轴的移动范围为左极限x₁和右极限x₂之间，Z轴的移动范围为上极限z₁和下极限z₂之间。

若机械手处于安全区域外部时Z轴移动，或者若机械手处于安全区域内部时，X轴或Z轴移动出极限范围，则将会产生报警并停止机械手工作。

实施例1

为了便于本申请上下料机械手安全区快速在线示教方式的理解和实施，本实施例以一具体实例进一步描述。

如图2所示，本实施例的上下料机械手安全区快速在线示教方法，包括存储点示教、安全区示教。

其中存储点示教为机械手安全区示教的基础示教，可以模拟出机械手运行路径中的分段轨迹。本实施例中机械手为四轴机械手，X轴为机械手主臂左右移动轴，Y轴为主臂前后轴，Z轴为主臂上下轴，U轴为副臂前后轴。每个轴的示教方案均相同，以X轴为例。具体包括以下方案：

(1)规定X轴总长为(x_m-x₀)，x_m为X轴终点位置，x₀位X轴原点位置，固定X轴原点方向为左端，机械手从x₀运动到x_m的方向为正向，从x_m运动到x₀的方向为反向。

(2)将原点位置和终点位置之间的运动轴的移动轨迹分割成k条，以x₀为参考点，记录下每条移动轨迹的终点x_i,i＝1,2,3,…,k+1，并保存下来。除去第一条移动轨迹起点为原点，其余移动轨迹起点均为上一条运动轨迹的终点。

(3)机械手的移动轨迹由脉冲数和方向共同控制，同一时间机械手运动发送脉冲数越多，移动轨迹越长。发送脉冲的方式分别为连动方式和步进方式，连动方式即连续发送脉冲用于快速移动机械手到所需存储点附近，步进方式用于固定发送脉冲可以精确控制机械手运动位置。

(4)示教过程执行前需要设置机械手连动方式的连动速度、机械手步进方式的步进大小。连动方式时，机械手速度标志机械手运动快慢的变量。步进方式时，机械手步进标志单次发送脉冲的个数。通过左移、右移控制机械手运动方向为负向和正向。

(5)保存示教点。根据步骤(3)和(4)设置好示教过程所需参数后，通过左移、右移操作控制轴运动方向为负向和正向，记录运动轴移动到目标点后的脉冲数作为示教点。

本实施例提出的安全区快速在线示教方法是一种基于X轴位置确定机械手是否进出安全区的方案，同时根据X轴位置限定Z轴移动。

本实施例以上下料机械手上下料为例。上下料机械手沿X轴运动到所取加工料上方，Z轴下移到刚好能抓住工件的位置，给闭合手爪信号抓住工件，再沿X轴方向运动到工作台卡盘正上方，Z轴向下运动到合适位置，给旋转手爪信号让工件正对卡盘，X轴向靠近卡盘方向运动一定距离，将工件送到卡盘可以夹住加工料的位置，待工件装入卡盘。卡盘加紧，机械手X轴回退一定范围，Z轴上升到达机床保护罩上方，X轴再运动到等待位置等待机床完成工件的加工。

本实施例以一个机床工作安全区为例。X轴在送料到卡盘时，向靠近卡盘方向运动时，以及在卡盘加紧工件后，机械手X轴回退时，都可能会因为设置坐标错误等原因造成运动距离过长导致机械手撞击到卡盘或者机床。Z轴在抓料下移时，可能会因为失误导致Z轴运动距离过长而撞击车床。需要在机床内机械手工作区域范围设置一个安全区来限制机械手运动。设置安全区步骤如下：

(1)以机械手为直角坐标系，设定X，Z轴坐标原点分别在左端和上端。示教前先关闭安全区。本实施例的关闭安全区和开启安全区指关闭或开启上下料机械手的安全区检测功能。

(2)示教最小安全域范围。

(3)进行安全区示教，从多个示教点中选择x₁、x₂、z₁、z₂这四个点。作为X轴和Z轴运动极限的坐标。选取的示教点作为安全区的左极限x₁，右极限x₂，上极限z₁，下极限z₂。限定X轴和Z轴方向的工作区域，设定机械手安全区左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁，下极限z₂。由于Y轴方向在整个轴内的移动在实际应用中是绝对安全的，因此Y轴方向无需设置极限位，即获取由x₁、x₂、z₁、z₂以及整个Y轴组成的封闭矩形，即为机械手工作的安全区。

(4)进行坐标合法性检测。判断安全区是否在最小安全域范围内，若在则继续判断X轴原点在左端时，X轴安全区左极限应小于X轴右极限，Z轴安全区上极限应小于Z轴下极限。原点反向时，则上述小于应变成大于，在设置坐标时，进行坐标合法性检测，若坐标合法，则可正确设置参数，否则将提示“安全区参数设置错误”。

(5)将选择的x₁、x₂、z₁、z₂这四个极限点存储入一个空闲数组中。

(6)选择本次上下料机械手运动所需的安全区，即选择存储有对应的极限点的数组。

(7)开启安全区并进行是否回零检测。完成示教和坐标输入后，才可开启安全区，安全区开启前，为了保证机械手处于完全安全状态，要保证机械手所有轴均处于回零状态。

(8)安全区示教完成后运行机械手，开启安全区，即开启安全区检测功能。编辑好机械手运动程序后，进行机械手上下料操作。机械手运动的同时，实时监测机械手位置。在非安全区范围移动Z轴、以及在安全区内，X轴和Z轴任一轴超过安全区系统都会产生报警，且暂停机械手运行。

安全区开启情况下，机械手运行时，若机械手处于安全区域外部，则Z轴处于原点位置且不能移动；若机械手处于安全区域内部，则X轴的移动范围为左极限x₁和右极限x₂之间，Z轴的移动范围为上极限z₁和下极限z₂之间。

具体的，将机械手的运行分段讨论，安全区功能判断如下：

在机械手从原点沿着X轴运动时，未进入X轴安全区域范围时，此时判断机械手在安全区外部，若有Z轴的移动操作，会立即停止机械手的运行，并产生报警，提示“Z轴不在安全区范围”。

在X轴进入安全区范围内后，判断此时机械手进入安全区，此时，Z轴可在Z轴安全区范围内移动。若Z轴移动到Z轴安全区范围外，会立即停止机械手，并提示“Z轴超出安全区范围”。

当机械手即将沿X轴离开安全区时，判断Z轴是否处于Z轴原点位置，只有处于Z轴原点位置，此时X轴才是绝对安全的，才可进行X轴离开安全区操作。若Z轴不处于原点，机械手X轴超出X轴安全区范围，系统会立即停止机械手，并提示“X轴超出安全区范围”。

当机械手沿X轴离开安全区后，此时判断机械手在安全区外部，若有Z轴的移动操作，会立即停止机械手的运行，并产生报警，提示“Z轴不在安全区范围”。

如图3所示，本实施例中根据需要可设置1个或多个安全区，多个安全区具有各自的X轴和Z轴极限端点，以满足机械手运动的需求。

本申请提供的上下料机械手安全区快速在线示教方法，在进行安全区极限范围判断时，只需要通过设置极限坐标，会自动判断是否进入安全区，避免了多次输入判断极限范围信号，节约了硬件资源，并简化了操作步骤。在设置安全区极限坐标时，可以在线示教出极限范围的坐标，无需人为记录安全区范围，更加人性化。用户可以根据需求定制所需安全区个数时，易于技术人员的开发与维护。

应该理解的是，虽然图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种上下料机械手安全区快速在线示教方法，以机械手建立直角坐标系，所述上下料机械手的运动轴包括X轴、Y轴和Z轴，其特征在于，所述上下料机械手安全区快速在线示教方法，包括：

步骤S1、根据X轴和Z轴的移动轨迹进行坐标示教，保存X轴和Z轴对应的示教点，包括：

步骤S1.1、取其中一个运动轴，设置该运动轴的原点位置以及终点位置，得到该运动轴的最大移动距离，并指定运动轴的正反运动方向；

步骤S1.2、将该运动轴的最大移动距离分割为k段，记录每段的起始点和末尾点，得到移动轨迹上的k+1个记录点；

步骤S1.3、控制该运动轴运动至所需的部分或全部记录点，保存运动轴运动至各记录点时的脉冲数，得到示教点；

步骤S2、基于X轴的示教点选择两个示教点保存为左极限x₁和右极限x₂；基于Z轴的示教点选择两个示教点保存为上极限z₁和下极限z₂；

步骤S3、以Y轴的整个移动轨迹为安全移动范围，基于左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，形成封闭的立方体作为机械手运动的安全区域；

步骤S4、对得到的所述安全区域进行合法性检测，若检测合格则确定为安全区域；否则丢弃本次得到的所述安全区域，并返回步骤S2重新设置。

2.如权利要求1所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，若所述运动轴在原点位置以及终点位置之间的最大脉冲数为n，则以每个脉冲对最大移动距离分割，即k＝n，得到移动轨迹上的n+1个记录点；

则所述步骤S1.3中直接取所需的部分或全部记录点作为示教点。

3.如权利要求1所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

将选择得到的左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂依次记录至同一数组中，以一个数组对应记录一个安全区域。

4.如权利要求1所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，所述步骤S4，对得到的所述安全区域进行合法性检测，包括：

检测本次得到的安全区域是否大于最小安全区范围，若大于最小安全区范围，则进行安全区域的端点合法性检测；否则安全区域合法性检测不合格；

其中，所述安全区域的端点合法性检测，包括：若X轴和Z轴的坐标原点分别在左端和上端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁小于右极限x₂并且上极限z₁小于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在左端和下端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁小于右极限x₂并且上极限z₁大于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在右端和上端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁大于右极限x₂并且上极限z₁小于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格；

若X轴和Z轴的坐标原点分别在右端和下端，检测左极限x₁、右极限x₂、上极限z₁和下极限z₂，若左极限x₁大于右极限x₂并且上极限z₁大于下极限z₂，则合法性检测合格；否则合法性检测不合格。

5.如权利要求4所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，所述上下料机械手安全区快速在线示教方法，还包括示教最小安全区范围，所述示教最小安全区范围，包括：

设定运动轴移动范围内的一个点作为参考点；

移动对应运动轴，直至该运动轴在运动方向上的最前端到达所述参考点，记录此时运动轴的坐标，记为P₁；

继续移动对应运动轴，直至该运动轴在运动方向上的最末端到达所述参考点，记录此时运动轴的坐标，记为P₂；

控制该运动轴在移动范围内完成一个加减速周期的运动，记录运动的起始坐标为P₃，记录运动的结束坐标为P₄；

取|P₂-P₁|和|P₄-P₃|中的较小值作为该运动轴的最小安全区范围。

6.如权利要求4所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，所述检测本次得到的安全区域是否大于最小安全区范围，包括：

令X轴的最小安全区范围为X_min，Z轴的最小安全区范围为Z_min；

若|x₂-x₁|＞X_min且|z₂-z₁|＞Z_min，则本次得到的安全区域大于最小安全区范围；否则安全区域合法性检测不合格。

7.如权利要求1所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，所述上下料机械手安全区快速在线示教方法，还包括：

若机械手处于安全区域外部，则Z轴处于原点位置且不能移动；

若机械手处于安全区域内部，则X轴的移动范围为左极限x₁和右极限x₂之间，Z轴的移动范围为上极限z₁和下极限z₂之间。

8.如权利要求1所述的上下料机械手安全区快速在线示教方法，其特征在于，所述安全区域为1个或多个。

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