CN112549086A - 机器人误差标定用数据集的采集方法、设备及其存储介质 - Google Patents

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薛义权
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Abstract

本发明的机器人误差标定用数据集的采集方法、设备及其存储介质，方法由主模块实现；发送第一位置信息至机器人并驱使机器人移动至第一位置信息的指定位置；发送第二位置信息至激光跟踪器并驱使激光跟踪器移动至第二位置信息的指定位置；接收机器人位于第一位置信息的指定位置采集的第一反馈信息，接收激光跟踪器位于第二位置信息的指定位置采集的第二反馈信息，并将第一反馈信息和第二反馈信息集成标定数据，保存至数据集。通过上述方法进行信息交互，实现控制机器人和激光跟踪器移动和各轴关节数据和靶标位置信息的采集，最后集成为标定数据，存入数据集方便后续误差校准。较人工或半自动化的数据采集用时更短，大幅提高数据采集效率。

Description

机器人误差标定用数据集的采集方法、设备及其存储介质
技术领域
本发明属于机器人检测系统领域，尤其涉及机器人误差标定用数据集的采集方法、设备及其存储介质。
背景技术
随着科技的高速发展，机器人的设计应用已成为诸多行业中的常规技术，机器人可代替或协助人类完成各种工作，凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作，都可由机器人大显身手。机器人除了广泛应用于制造业领域外，还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
在现实生活的应用中，为了提高机器人的实际精度以及确保离线程序的可用性，需要对这些误差进行校正，而校正前需要先采集数据用于建立误差模型。通常用于校正机器人的数据是一个集合，包含若干条数据，每条数据包括两个内容，即机器人的各轴关节角度数据与机器人末端TCP测量数据。目前采集用于机器人标定的数据是通过手动或者半自动进行，用时较长、效率较低，因此急需有一种新的采集方法来解决该问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供机器人误差标定用数据集的采集方法、设备及其存储介质，方法由主模块和激光跟踪器实现；发送第一位置信息至机器人并驱使机器人移动至第一位置信息的指定位置；发送第二位置信息至激光跟踪器并驱使激光跟踪器移动至第二位置信息的指定位置；接收机器人位于第一位置信息的指定位置采集的第一反馈信息，接收激光跟踪器位于第二位置信息的指定位置采集的第二反馈信息，并将第一反馈信息和第二反馈信息集成标定数据，保存至数据集。通过上述方法控制主模块与机器人和激光跟踪器进行信息交互，实现全自动化控制机器人和激光跟踪器移动以及各轴关节数据和靶标位置信息的采集，最后将两者集成为标定数据，存入数据集方便后续误差校准。较传统的人工或者半自动化的数据采集用时更短，可大幅提高数据采集效率。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
机器人误差标定用数据集的采集方法，所述方法由主模块实现；
发送第一位置信息至机器人并驱使所述机器人移动至第一位置信息的指定位置；发送第二位置信息至激光跟踪器并驱使所述激光跟踪器移动至第二位置信息的指定位置；
接收所述机器人位于所述第一位置信息的指定位置采集的第一反馈信息，接收激光跟踪器位于所述第二位置信息的指定位置采集的第二反馈信息，并将所述第一反馈信息和第二反馈信息集成标定数据，保存至数据集。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
机器人误差标定用数据集的采集方法，所述方法由激光跟踪器实现；
接收主模块发送的第二位置信息并移动至所述第二位置信息的指定位置；
采集机器人位于第一位置信息的指定位置的第二反馈信息并将所述第二反馈信息发送至主模块。
进一步地，所述主模块获取离线程序并进行解析处理，最后获得若干个有序位置数据；所述有序位置数据包括一个所述第一位置信息和一个所述第二位置信息。
进一步地，所述机器人设有传感器，所述传感器记录机器人各个轴关节的方位和角度信息。
进一步地，所述机器人设置有靶标，所述激光跟踪器采集靶标的位置信息。
进一步地，所述第一反馈信息为机器人抵达所述第一位置信息的指定位置后采集到的各个轴关节的方位和角度信息；
所述第二反馈信息为所述激光跟踪器抵达所述第二位置信息的指定位置后采集到位于所述第一位置信息的指定位置的机器人的靶标位置信息。
进一步地，在所述方法执行前，建立世界坐标系并获取初始状态下所述机器人和激光跟踪器的相对位置关系；
根据所述机器人与激光跟踪器的相对位置关系，主模块计算得到所述第二位置信息，主模块驱动所述激光跟踪器移动到所述第二位置信息的指定位置。
进一步地，所述激光跟踪器具有靶标搜索功能，所述激光跟踪器抵达所述第二位置信息的指定位置后，所述激光跟踪器在第二位置信息的指定位置附近范围搜索靶标并通过激光对准所述机器人的靶标，进行靶标位置信息采集。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述机器人误差标定用数据集的采集方法。
本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述机器人误差标定用数据集的采集方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的机器人误差标定用数据集的采集方法、设备及其存储介质，方法由主模块和激光跟踪器实现；发送第一位置信息至机器人并驱使机器人移动至第一位置信息的指定位置；发送第二位置信息至激光跟踪器并驱使激光跟踪器移动至第二位置信息的指定位置；接收机器人位于第一位置信息的指定位置采集的第一反馈信息，接收激光跟踪器位于第二位置信息的指定位置采集的第二反馈信息，并将第一反馈信息和第二反馈信息集成标定数据，保存至数据集。通过上述方法控制主模块与机器人和激光跟踪器进行信息交互，实现全自动化控制机器人和激光跟踪器移动以及各轴关节数据和靶标位置信息的采集，最后将两者集成为标定数据，存入数据集方便后续误差校准。较传统的人工或者半自动化的数据采集用时更短，可大幅提高数据采集效率。
附图说明
图1是本发明的标定数据自动化采集示意图；
图2是本发明的软件模块框图；
图3是本发明的软件流程图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明实施例提供机器人误差标定用数据集的采集方法，参照如图1-图3。其中，图1示出了实施本申请技术方案的硬件架构。机器人为本申请方案实施的目标对象，即本实施例提供的机器人误差标定用数据集的自动化采集方法，主要是用于采集图1中所示机器人的数据。其中，机器人可以是现有技术提供的机器人，即通过关键控制实现一定的动作或者完成一定工作的设备。机器人内部设有传感器部件，可以记录机器人各个关节转轴的方位和角度等位置信息。还包括主模块，主模块用于运行机器人标定数据自动化采集软件，主模块可以是功能模块，如可实现相应功能的芯片，也可以是一台可以运行相应软件的设备，如电脑、平板等。以及作为实现本发明实施例的重要改进点之一，本方案添加有激光跟踪器，同时在机器人上设置有靶标，激光跟踪器可以跟踪靶标，从而确定靶标的位置信息，并将获取到的信息传送反馈至主模块。其中机器人和激光跟踪器均与主模块连接。
本方案中机器人误差标定用数据集的采集方法的步骤如下：
本方法在进行前，需建立世界坐标系，并确认所述机器人和激光跟踪器两者在世界坐标系中的具体位置，并根据两者的具体位置关系得出所述机器人和激光跟踪器的相对位置关系，后续机器人和激光跟踪器在每次移动后该两者的相对位置关系理论上保持不变。
步骤一、主模块获取离线程序并进行解析处理，获得若干个有序位置数据；由于本方法最终目的是得到多个位置的标定数据组建形成数据集，以此来调节机器人实现使用中的误差，因此数据集的数据基数必须为多个，且数量越多越够提高后续误差调整的准确性。其中每组有序位置数据均包括一个第一位置信息和一个第二位置信息，第一位置信息中记录着世界坐标系内机器人的一个指定位置数据，第二位置信息中记录着世界坐标系内激光跟踪器的一个指定位置数据。
步骤二、所述主模块将若干所述有序位置数据逐一发送至所述机器人和激光跟踪器；值得说明的是，虽本方法中程序解析出的位置数据有多个，但是为了确保各组位置数据能够后续测量得到的标定数据相对应，本方法中主模块即使将离线程序解析完成得到若干个有序位置数据之后，依然逐一的将第一位置信息发送至机器人和将第二位置信息发送至激光跟踪器(同样的，主模块可将离线程序解析得到的所有有序位置数据均发送至机器人和激光跟踪器，之后机器人和激光跟踪器再根据解析好的各个有序位置数据依次前进并进行对应位置的数据采集)，确保机器人和激光跟踪器在前进至指定位置时不会发生混乱。
优选的，步骤二可与主模块解析离线程序同步进行，通过上述说明可知，机器人和激光跟踪器均在同一时间只能进行一个指定位置的数据采集，即使当离线程序解析出一组位置数据(一个第一位置信息和一个第二位置信息)后，便可将该位置数据发送至机器人和激光跟踪器，此时主模块能够继续解析剩下的离线程序，同时控制机器人和激光跟踪器前进抵达指定位置。将程序解析和后续的步骤同时进行，能够节省更多时间，提高整体数据采集的效率。
步骤三、所述机器人逐一接收所述第一位置信息后，机器人具备移动功能，能够移动至所述第一位置信息的指定位置，同时所述机器人内部设有寄存器(用于暂时存储)和传感器，所述传感器(编码器)能够记录机器人各个轴关节的方位和角度信息，并将各轴关节数据发送至主模块，主模块读取该变量。其中各轴关节的方位和角度信息即是第一反馈信息。
步骤四、所述激光跟踪器逐一接收所述第二位置信息后，激光跟踪器具备移动功能，能够移动至第二位置信息的指定位置，测量所述机器人末端的靶标位置，并将靶标位置信息发送给主模块。其中该标靶位置信息即是第二反馈信息。
优选的，其中所述靶标位置信息为机器人末端TCP位置数据，激光跟踪器通过自身的激光光源发射出光源来对准机器人的靶标，并通过靶标数据采集模块进行数据采集。
值得说明的是，本方法步骤二中，主模块在解析得到有序位置数据后是同时将该第一位置信息和第二位置信息分别发送至机器人和激光跟踪器，在机器人和激光跟踪器接收到各自的位置信息后，同时前进去各自指定位置再进行数据采集，即是本方案中的步骤三和步骤四是同时进行的，并没有先后关系。
同时，由于机器人和激光跟踪器均是自动化控制移动，在实际的移动过程中，虽然得到了指定位置的世界坐标系，但是机器人和激光跟踪器难免会出现微小的偏差，影响采集数据的精准度。对此本方法在步骤四中还设有两个校准流程，其中第一步校准为，当机器人和激光跟踪器在抵达各自的指定位置后，此时激光跟踪器还需根据最开始建模后得到的两者相对位置关系进行位置调节，以此使两者的位置更加精准，减少误差。
虽然激光跟踪器和机器人在获得各自的指定位置信息后是同步移动，但是由于误差的存在，抵达指定位置后，激光跟踪器发出的激光有很大可能不会正对靶标，因此第二步校准为：所述激光跟踪器具有靶标搜索功能，所述激光跟踪器在上述调整位置后，激光跟踪器中的激光光源首先在指定位置区域内搜索靶标，搜索成功后测量靶标位置进行靶标位置测量采集，最后将测得的靶标位置信息发送给主模块。
步骤五、所述主模块接收所述机器人和激光跟踪器反馈的所述各轴关节数据和靶标位置信息，并将两个数据组为一条标定数据，存入数据集。之后再将下一个位置数据发送至机器人和激光跟踪器，并驱使机器人和激光跟踪器重新移动至下一个指定位置进行数据采集，即使重新进行步骤二至步骤五，直至采集完成所有位置的标定数据，建立数据集。
本方案还公开一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中的程序，所述程序被配置成由处理器执行，处理器执行所述程序时实现上述机器人误差标定用数据集的采集方法的步骤。
本实施例中的设备与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述方法由主模块实现；
发送第一位置信息至机器人并驱使所述机器人移动至第一位置信息的指定位置；发送第二位置信息至激光跟踪器并驱使所述激光跟踪器移动至第二位置信息的指定位置；
接收所述机器人位于所述第一位置信息的指定位置采集的第一反馈信息，接收激光跟踪器位于所述第二位置信息的指定位置采集的第二反馈信息，并将所述第一反馈信息和第二反馈信息集成标定数据，保存至数据集。
2.机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述方法由激光跟踪器实现；
接收主模块发送的第二位置信息并移动至所述第二位置信息的指定位置；
采集机器人位于第一位置信息的指定位置的第二反馈信息并将所述第二反馈信息发送至主模块。
3.如权利要求1或2所述的机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述主模块获取离线程序并进行解析处理，最后获得若干个有序位置数据；所述有序位置数据包括一个所述第一位置信息和一个所述第二位置信息。
4.如权利要求1或2所述的机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述机器人设有传感器，所述传感器记录机器人各个轴关节的方位和角度信息。
5.如权利要求4所述的机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述机器人设置有靶标，所述激光跟踪器采集靶标的位置信息。
6.如权利要求5所述的机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述第一反馈信息为机器人抵达所述第一位置信息的指定位置后采集到的各个轴关节的方位和角度信息；
所述第二反馈信息为所述激光跟踪器抵达所述第二位置信息的指定位置后采集到位于所述第一位置信息的指定位置的机器人的靶标位置信息。
7.如权利要求1或2所述的机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：
在所述方法执行前，建立世界坐标系并获取初始状态下所述机器人和激光跟踪器的相对位置关系；
根据所述机器人与激光跟踪器的相对位置关系，主模块计算得到所述第二位置信息，主模块驱动所述激光跟踪器移动到所述第二位置信息的指定位置。
8.如权利要求1或2所述的机器人误差标定用数据集的采集方法，其特征在于：所述激光跟踪器具有靶标搜索功能，所述激光跟踪器抵达所述第二位置信息的指定位置后，所述激光跟踪器在第二位置信息的指定位置附近范围搜索靶标并通过激光对准所述机器人的靶标，进行靶标位置信息采集。
9.一种设备，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～8任一所述机器人误差标定用数据集的采集方法。
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～8任一所述机器人误差标定用数据集的采集方法。
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