CN112677155B - 机器人单步运动的控制方法及控制设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人单步运动的控制方法及控制设备、存储介质，该控制方法包括：在接收到启动指令时，沿机器人的运动方向查找机器人当前所处暂停点的下一个运动点；以暂停点为起点，下一个运动点为终点进行轨迹速度规划；控制机器人沿规划后的轨迹运动，并在机器人运动至下一个运动点后，控制机器人停止运动。本申请所提供的控制方法能够使机器人在每一个运动点处都能够暂停，从而为修改示教点提供技术支持。

Description

机器人单步运动的控制方法及控制设备、存储介质

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人单步运动的控制方法及控制设备、存储介质。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。随着经济的快速发展，机器人在工业现场的应用越来越广泛，已经成为了降低生产成本，提高生产效率和提升工业制造能力，实现智能制造的重要推动力。

而机器人顺利工作前的重要步骤是机器人的示教，即操作人员手动将机器人移动到理想的姿态，而后机器人对示教轨迹进行记录，最后机器人在示教完毕后自动再现示教轨迹。

本申请的发明人发现，目前机器人在再现示教轨迹的过程中存在一定的局限性，即操作人员无法对已经形成的示教点进行修改，而操作人员能够对示教点进行修改的前提条件是机器人能够在示教点处暂停。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种机器人单步运动的控制方法及控制设备、存储介质，能够使机器人在每一个运动点处暂停，从而为修改示教点提供技术支持。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机器人单步运动的控制方法，所述方法包括：在接收到启动指令时，沿所述机器人的运动方向查找所述机器人当前所处暂停点的下一个运动点；以所述暂停点为起点，所述下一个运动点为终点进行轨迹速度规划；控制所述机器人沿规划后的轨迹运动，并在所述机器人运动至所述下一个运动点后，控制所述机器人停止运动。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人控制设备，包括处理器以及存储器，所述处理器耦接所述存储器，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器通过执行所述存储器内的所述程序数据以实现上述方法中的步骤。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现上述方法中的步骤。

本申请的有益效果是：本申请的控制方法在接收到启动指令后，沿机器人的运动方向查找机器人当前所处暂停点的下一个运动点，而后以暂停点为起点，下一个运动点为终点进行轨迹速度规划，最后控制机器人沿规划后的轨迹运动，并在机器人运动至下一个运动点后，控制机器人停止运动，从而能够使机器人在每一个运动点处都能够暂停，从而为修改示教点提供技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请机器人单步运动的控制方法一实施方式的流程示意图；

图2是图1步骤S110的流程示意图；

图3是一应用场景中机器人的示教轨迹示意图；

图4是运动点的归一化结果图；

图5是本申请机器人控制设备一实施方式的结构示意图；

图6是本申请计算机存储介质一实施方式的结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。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的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。

首先需要说明的是，本申请中机器人单步运动的控制方法由控制机器人运动的控制设备执行，该控制设备可以独立于机器人，也可以集成在机器人上，在此不做限制。其中为了便于说明，以下以控制设备独立于机器人进行说明。

参阅图1，图1是本申请机器人单步运动的控制方法一实施方式的流程示意图，该控制方法包括：

S110：在接收到启动指令时，沿机器人的运动方向查找机器人当前所处暂停点的下一个运动点。

具体地，当操作人员想要控制机器人从当前暂停点运动到下一个运动点时，向控制设备发送启动指令，其中发送启动指令的方式可以是多种多样的，例如触发控制设备上的启动键，在控制设备上输入正确的手势、密码等，在此不做限制。

同时在接收启动指令之前，操作人员会对机器人进行示教，形成示教轨迹，而后控制设备对该形成的示教轨迹进行保存，其中控制设备以保存运动点的形式保存示教轨迹，其中保存的运动点包括示教点和非示教点，其中示教点是通过示教得到的，而非示教点是通过运算得到的，例如，假设P0点是通过示教得到的，而非示教点P1点是通过平移P0 点得到的。

同时保存的多个运动点包括示教轨迹的起点、终点以及位于起点和终点之间的若干个辅助点(或者，多个运动点不包括示教轨迹的起点，而是包括示教轨迹的终点以及位于起点和终点之间的若干个辅助点)，同时控制设备在保存多个运动点时，将多个运动点按照从示教起点到示教终点的顺序依次排列保存。

其中，在接收到启动指令时，机器人当前所处暂停点可以是其中的一个运动点，也可以不是运动点。

其中，沿机器人的运动方向查找机器人当前所处暂停点的下一个运动点指的是，查找机器人即将到达的下一个运动点。

参阅图2，在本实施方式中，步骤S110具体包括：

S111：在接收到启动指令时，获取当前的运行模式。

具体地，机器人的运动模式包括正向运动模式和逆向运动模式，其中，正向运动模式指的是，机器人朝着示教轨迹的终点方向运动，逆向运动模式则反之，即机器人朝着示教轨迹的起点方向运动。

S112：在运动指令中查找所述暂停点的下一个运动点。

S113：在运动指令中查找所述暂停点的上一个运动点。

其中，运动指令包括按照运动顺序从示教起点到示教终点排列的多个运动点，具体地，在操作人员对机器人进行示教完毕后，控制设备以运动指令的形式将示教的轨迹记录下来，在记录的过程，控制设备会形成多个运动点，并将这些运动点按照运动顺序从示教轨迹的起点到示教轨迹的终点依次排列。因此当运动模式为正向运动模式时，查找当前所处暂停点的下一个运动点，当运动模式为逆向运动模式时，查找当前所处暂停点的上一个运动点。

在本实施方式中，控制设备中的运动指令包括多行子运动指令，每行子运动指令均包括按照运动顺序从起点到终点排列的多个运动点，且多行子运动指令按照运动顺序从前到后依次排列。

具体地，每行子运动指令都各自对应示教轨迹上的一段子轨迹，所有子运动指令所对应的子轨迹构成示教轨迹，且按照所对应的子轨迹在示教轨迹上的顺序，多行子运动指令从前到后依次排列，即机器人在示教时，先运动的子轨迹所对应的子运动指令排列在前，后运动的子轨迹所对应的子运动指令排列在后，例如，在示教时，机器人先运行第一行子运动指令对应的示教轨迹，后运行第二行子运动指令对应的示教轨迹。

可以理解的是，对应相邻三行子运动指令A、B、C而言，A所对应子轨迹的终点为B所对应子轨迹的起点，B所对应子轨迹的终点为A 所对应子轨迹的起点。

在一应用场景中，子运动指令包括的运动点不包括对应子轨迹的起点，而是包括对应子轨迹的终点和位于起点、终点之间的辅助点，可以理解的是，子运动指令所对应子轨迹的起点被上一行子运动指令包含，例如如下运动指令所对应的轨迹如图3所示：

在指令中，第一行子运动指令是一个点到点的运动指令，表示从起点(图4中的p0点)运动到p1点，第二行子运动指令是一个直线运动指令，表示从上一行子运动指令的终点(p1点)走直线运动到p2点，第三行子运动指令是一个圆弧运动指令，表示从上一行子运动指令的终点(p2点)经过辅助运动点p3运动到p4，而第三行子运动指令下面的两行指令是非运动指令，其中第一行非运动指令表示的是将p4的值赋值给p5，第二行非运动指令表示的是通过计算得到p5点，然后到达第四行子运动指令，表示直线运动到p5点。也就是说，其中p1、p2、p3 以及p4是示教点，而p5点是通过运算得到的，是非示教点。此时，步骤S112具体包括：判断暂停点是否是对应子运动指令中的最后一个运动点；若判断结果为是，则读取对应子运动指令的下一行子运动指令，并暂停点更新为下一行子运动指令中的起点，而后在下一行子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点后面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点；若判断结果为否，则在对应子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点后面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点。

具体地，对应子运动指令指的是机器人停在暂停点时，当前控制设备读取的子运动指令。

在正向运动模式下，当暂停点是对应子运动指令中的最后一个运动点时，表示当前子运动指令所对应的子轨迹已经执行完毕，此时若机器人要运动时，则要读取下一行子运动指令。其中，在读取下一行子运动指令后，当前的暂停点已经变成下一行子运动指令的起点(对于机器人来说，其没有执行任何动作)，然后查找按运动顺序位于暂停点后面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点。而当暂停点不是对应子运动指令中的最后一个运动点时，直接在对应子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点后面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点。

此时，步骤S113具体包括：判断暂停点是否是对应子运动指令中的起点；若判断结果为是，则读取对应子运动指令的上一行子运动指令，并暂停点更新为上一行子运动指令中的最后一个运动点，而后在上一行子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点前面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点；若判断为否，则在对应子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点前面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点。

具体地，与步骤S112相同，对应子运动指令指的是机器人停在暂停点时，当前控制设备读取的子运动指令。

在逆向运动模式下，当暂停点是对应子运动指令中的起点时，表示当前子运动指令所对应的子轨迹已经执行完毕，此时若机器人要运动时，则要读取上一行子运动指令。其中，在读取上一行子运动指令后，当前的暂停点已经变成上一行子运动指令的最后一个运动点(对于机器人来说，其没有执行任何动作)，然后查找按运动顺序位于暂停点前面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点。而当暂停点不是对应子运动指令中的起点时，直接在对应子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点前面的一个运动点，并将运动点确定为下一个运动点。

其中，为了提高处理速度，在步骤S112查找按运动顺序位于暂停点后面的一个运动点之前，还包括将对应子运动指令中的所有运动点进行归一化处理，得到运动点各自对应的归一化值。具体地，参阅图4，对应一个子运动指令而言，在经过归一化处理后，该子运动指令中的起点对应的归一化值为0，最后一个运动点(即终点)对应的归一化值为 1，而位于起点和终点之间的运动点(可以称之为辅助点)均在0和1 之间，且沿着示教轨迹，辅助点越靠近起点，其对应的归一化值越小(即对于图4中的中间辅助点u₁,u₂,......u_k而言，0<u₁<u₂<,......<u_k<1)。此时，在对应子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点后面的一个运动点的步骤，包括：确定暂停点对应的归一化值；在对应子运动指令中查找归一化值第一个大于暂停点对应的归一化值的运动点，从而得到位于暂停点后面的一个运动点。具体地，当暂停点正好是对应子运动指令中的其中一个运动点时，可以直接确定对应的归一化值，而当暂停点不是对应子运动指令中的某个运动点时，对暂停点进行归一化处理，而得到暂停点对应的归一化值，而后在靠近对应子运动指令的终点的方向，查找归一化值第一个大于暂停点对应的归一化值的运动点，该运动点即为位于暂停点后面的一个运动点。

可以理解的是，在当前暂停点是对应子运动指令中的最后一个运动点时(即当前暂停点的归一化值为1)，在读取下一行子运动指令后，将暂停点更新为下一行子运动指令中的起点的步骤表现为，将暂停点的归一化值更新为0，此时在查找下一个运动点时，即在靠近子运动指令的终点的方向，查找归一化值第一个大于0的运动点。

同样地为了提高处理速度，在步骤S113查找按运动顺序位于暂停点前面的一个运动点之前，还包括将对应子运动指令中的所有运动点进行归一化处理，得到运动点各自对应的归一化值。该归一化过程与上述过程类似，在此不再赘述。此时，在对应子运动指令中查找按运动顺序位于暂停点前面的一个运动点的步骤，包括：确定暂停点对应的归一化值；在对应子运动指令中查找归一化值第一个小于暂停点对应的归一化值的运动点，从而得到位于暂停点前面的一运动点。具体地，当暂停点正好是对应子运动指令中的其中一个运动点时，可以直接确定对应的归一化值，而当暂停点不是对应子运动指令中的其中某个运动点时，对暂停点进行归一化处理，而得到暂停点对应的归一化值，而后在靠近对应子运动指令的起点的方向，查找归一化值第一个小于暂停点对应的归一化值的运动点，该运动点即为位于暂停点前面的一个运动点。

可以理解的是，在当前暂停点是对应子运动指令中的起点时(即当前暂停点的归一化值为0)，在读取上一行子运动指令后，将暂停点更新为上一行子运动指令中的终点的步骤表现为，将暂停点的归一化值更新为1，此时在查找下一个运动点时，即在靠近子运动指令的起点的方向，查找归一化值第一个小于1的运动点。

同时在本实施方式中，为了便于处理，对于某一行子运动指令而言，在控制设备第一次读取该行子运动指令时，就将该行子运动指令中的所有运动点进行归一化处理。

以上对如何查找机器人当前所处暂停点的下一个运动点进行了具体介绍，而在找到下一个运动点后，执行步骤S120。

S120：以暂停点为起点，下一个运动点为终点进行轨迹速度规划。

具体地，以暂停点为起点，下一个运动点为终点进行轨迹速度规划的过程即为，确定机器人以何种速度沿着何种轨迹自暂停点运动到下一个运动点。

S130：控制机器人沿规划后的轨迹运动，并在机器人运动至下一个运动点后，控制机器人停止运动。

具体地，在进行轨迹规划后，控制设备即控制机器人以规划后的速度沿着规划后的轨迹运动自暂停点开始运动，直至运动到下一个运动点停止，从而使得机器人在运动点暂停。

在一应用场景中，控制设备在控制机器人沿着规划后的轨迹运动的过程中，若接收到暂停指令，则控制机器人停止运动，而后返回执行步骤S110，若未接收到暂停指令，则控制机器人一直运动至步骤S110中确定的下一个运动点。

其中，当操作人员想要控制机器人暂停时，向控制设备发送暂停指令，其中发送暂停指令的方式可以是多种多样的，例如触发控制设备上的暂停键，在控制设备上输入正确的手势、密码等，在此不做限制。

通过上述实施方式。能够使机器人在每一个运动点处暂停，从而为修改运动点提供技术支持。

参阅图5，图5是本申请机器人控制设备一实施方式的结构示意图，该机器人控制设备200包括处理器210以及存储器220，处理器210耦接存储器220，处理器210在工作时控制自身以及存储器220以实现上述任一项方法中的步骤，其中详细的步骤可参见上述实施方式，在此不再赘述。

其中，该机器人控制设备200可以独立于机器人，也可以集成在机器人上，在此不做限制。

参阅图6，图6是本申请计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。该计算机可读存储介质300存储有计算机程序310，计算机程序 310能够被处理器执行以实现上述任一项方法中的步骤。

其中，计算机可读存储介质300具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等可以存储计算机程序310的装置，或者也可以为存储有该计算机程序310的服务器，该服务器可将存储的计算机程序310发送给其他设备运动，或者也可以自运动该存储的计算机程序310。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种机器人单步运动的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在接收到启动指令时，沿所述机器人的运动方向查找所述机器人当前所处暂停点的下一个运动点；

以所述暂停点为起点，所述下一个运动点为终点进行轨迹速度规划；

控制所述机器人沿规划后的轨迹运动，并在所述机器人运动至所述下一个运动点后，控制所述机器人停止运动；

其中，所述在接收到启动指令时，沿所述机器人的运动方向查找所述机器人当前所处暂停点的下一个运动点的步骤，包括：

在接收到所述启动指令时，获取当前的运行模式；

若当前的运动模式为正向运动模式，则在运动指令中查找所述暂停点的下一个运动点；

若当前的运动模式为逆向运动模式，则在运动指令中查找所述暂停点的上一个运动点；其中，所述运动指令包括多行子运动指令，每行子运动指令均包括按照运动顺序从起点到终点排列的多个运动点，且多行所述子运动指令按照运动顺序从前到后依次排列；

其中，所述若当前的运动模式为正向运动模式，则在运动指令中查找所述暂停点的下一个运动点的步骤，包括：若当前的运动模式为正向运动模式，则判断所述暂停点是否是对应子运动指令中的最后一个运动点；若判断结果为是，则读取所述对应子运动指令的下一行子运动指令，并将所述暂停点更新为所述下一行子运动指令中的起点，而后在所述下一行子运动指令中查找按运动顺序位于所述暂停点后面的一个运动点，并将所述运动点确定为所述下一个运动点；若判断为否，则在所述对应子运动指令中查找按运动顺序位于所述暂停点后面的一个运动点，并将所述运动点确定为所述下一个运动点；

其中，所述若当前的运动模式为逆向运动模式，则在运动指令中查找所述暂停点的上一个运动点的步骤，包括：若当前的运动模式为逆向运动模式，则判断所述暂停点是否是对应子运动指令中的起点；若判断结果为是，则读取所述对应子运动指令的上一行子运动指令，并将所述暂停点更新为所述上一行子运动指令中的最后一个运动点，而后在所述上一行子运动指令中查找按运动顺序位于所述暂停点前面的一个运动点，并将所述运动点确定为所述下一个运动点；若判断为否，则在所述对应子运动指令中查找按运动顺序位于所述暂停点前面的一个运动点，并将所述运动点确定为所述下一个运动点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述机器人沿规划后的轨迹运动，并在所述机器人运动至所述下一个运动点后，控制所述机器人停止运动的步骤，包括：

控制所述机器人沿所述规划后的轨迹运动；

在所述机器人运动的过程中，若接收到暂停指令，则控制所述机器人停止运动，并返回执行所述在接收到启动指令时，沿所述机器人的运动方向查找所述机器人当前所处暂停点的下一个运动点的步骤；

在所述机器人运动的过程中，若未接收到暂停指令，则控制所述机器人沿所述规划后的轨迹运动直至到达所述下一个运动点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在查找按运动顺序位于所述暂停点后面的一个运动点之前，还包括：将所述暂停点所对应的子运动指令中的所有运动点进行归一化处理，得到所述运动点各自对应的归一化值；

所述查找按运动顺序位于所述暂停点后面的一个运动点，并将所述运动点确定为所述下一个运动点的步骤，包括：

确定所述暂停点对应的归一化值；

在所述暂停点所对应子运动指令中，查找归一化值第一个大于所述暂停点对应的归一化值的运动点，从而得到位于所述暂停点后面的一个运动点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在查找按运动顺序位于所述暂停点前面的一个运动点之前，还包括：将所述暂停点所对应子运动指令中的所有运动点进行归一化处理，得到所述运动点各自对应的归一化值；

所述查找按运动顺序位于所述暂停点前面的一个运动点，并将所述运动点确定为所述下一个运动点的步骤，包括：

确定所述暂停点对应的归一化值；

在所述暂停点所对应子运动指令中，查找归一化值第一个小于所述暂停点对应的归一化值的运动点，从而得到位于所述暂停点前面的一个运动点。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在第一次读取所述暂停点所对应子运动指令时，执行所述将所述暂停点所对应子运动指令中的所有运动点进行归一化处理，得到所述运动点各自对应的归一化值的步骤。

6.一种机器人控制设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述处理器耦接所述存储器，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器通过执行所述存储器内的所述程序数据以实现如权利要求1-5任一项所述方法中的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-5任一项所述方法中的步骤。

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