CN112720574A - 一种工业机器人抖动程度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人性能测试技术领域，具体是一种工业机器人抖动程度测量方法，具体步骤为：S100：安装激光靶球及振动加速度传感器；S200：坐标准直；S300：确定机器人抖动测试轨迹；S400：激光跟踪仪实测抖动轨迹的两个端点坐标；S500：激光跟踪仪测量机器人运行时的空间位置数据，振动加速度传感器采集振动加速度数据；S600：计算机计算轨迹准确度及振动加速度结果；S700：计算激光跟踪仪测试结果和振动加速度测试结果的相关性；S800：计算机生成机器人抖动测试报告，通过振动加速度传感器测量同种工况下的振动加速度值，可以定量测量和描述机器人抖动程度，且操作简单，测量时间短，对人员要求低。

Description

一种工业机器人抖动程度测量方法

技术领域

本发明涉及机器人性能测试技术领域，具体是一种工业机器人抖动程度测量方法。

背景技术

工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的自动化机械设备。机器人抖动限制了机器人在高精度行业对的应用，如涂胶、激光焊接、高精密搬运等等，同时，机器人抖动极大地影响了用户的体验感。且现阶段，对于抖动的描述主要还在定性层面，即肉眼观测抖动，没有定量的数据和指标来衡量。所以，找到表征抖动的指标，并定量测量机器人抖动程度显得尤为重要。

机器人抖动实际上就是一种振动问题，可以用振动位移来表征机器人抖动程度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种工业机器人抖动程度测量方法。

一种工业机器人抖动程度测量方法，具体步骤为：

S100：安装激光靶球及振动加速度传感器；

S200：坐标准直；

S300：确定机器人抖动测试轨迹，即直线轨迹；

S400：激光跟踪仪实测抖动轨迹的两个端点坐标；

S500：激光跟踪仪测量机器人运行时的空间位置数据，振动加速度传感器采集振动加速度数据；

S600：计算机计算轨迹准确度，计算机计算振动加速度结果；

S700：计算激光跟踪仪测试结果和振动加速度测试结果的相关性；

S800：计算机生成机器人抖动测试报告。

所述步骤S100包括如下步骤：

将激光靶球固定在机器人末端法兰的夹具上；

将振动加速度传感器固定在机器人的小臂上。

所述的步骤S200包括如下步骤：

在保持机器人姿态不变的情况下，依次移动机器人末端至不在同一平面上的k个位置，每移动到一个位置后，使用激光跟踪仪采集到末端激光靶球的位置后；

激光跟踪仪测量的机器人末端激光靶球的k组位置数据Pm(i)＝(xm(i),ym(i),zm(i))，i＝1,2,...,k；

从示教器上读取的k组机器人末端位置数据Pn(i)＝(xn(i),yn(i),zn(i))，i＝1,2,...,k；

将两组数据导入到计算机软件中，计算相对坐标转换关系，然后将激光跟踪仪坐标转至机器人基坐标系。

所述步骤S300包括如下步骤：

根据被测机器人实际工作空间范围，从GB/T12642-2013标准提供的4个测试立方体中选择最合适的测试立方体，在立方体中尝试多条直线轨迹，选择出抖动最明显的直线轨迹作为抖动的测试轨迹。

所述步骤S400包括如下步骤：

抖动轨迹确定好之后，将机器人分别运行至直线抖动轨迹的起始点和终止点，用激光跟踪仪分别测试这两个点的坐标。

所述步骤S500包括如下步骤：

在计算机上设定激光跟踪仪开始采集激光靶球位置数据，同时设定计算机开始采集振动加速度传感器的测试数据；

然后在示教器上驱动机器人开始运动，机器人运行直线轨迹，共计10个循环；

待机器人运行结束后，在计算机上设定激光跟踪仪停止采集激光靶球空间位置数据，同时设定计算机停止采集振动加速度传感器的测试数据；

机器人运行速度从10％至100％，以10％的速度递增，即共存储10组激光跟踪仪采集的激光靶球空间位置数据和10组振动加速度传感器采集的测试数据。

所述步骤S600包括如下步骤：

将不同速度下采集的激光靶球的空间位置数据导入到计算机中计算轨迹准确度，同时将不同速度下采集的振动加速度传感器数据导入计算机中计算x,y,z三个方向振动加速度的矢量和。

所述步骤S700包括如下步骤：

将不同速度条件下计算出来的轨迹准确度和振动加速度矢量和的结果导入计算机中计算Spearman相关性系数和P值。

当Spearman相关性系数大于0.8，且P值小于0.05时，就可以认为轨迹准确度和振动加速度测试的结果极强相关，此时可以认为激光跟踪仪测试的轨迹准确度可以代表振动加速度传感器测试的振动加速度结果。

本发明的有益效果是：本发明将激光跟踪仪坐标系转换至机器人基坐标系，将激光跟踪仪测量点和机器人示教器上显示点统一为空间同一点；将测量系统和指令系统的坐标数值统一在同一坐标系下，通过振动加速度传感器测量同种工况下的振动加速度值，校验本发明提出的激光跟踪仪法的测试结果的有效性，可以定量测量和描述机器人抖动程度，且操作简单，测量时间短，对人员要求低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的使用流程结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的机器人和振动加速度传感器立体结构示意图；

附图说明：1、机器人；2、激光靶球；3、激光跟踪仪；4、振动加速度传感器；5、计算机。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1至图3所示，一种工业机器人抖动程度测量方法，具体步骤为：

步骤100：安装激光靶球2及振动加速度传感器4：

将激光靶球2固定在机器人1末端法兰的夹具上；将振动加速度传感器4固定在机器人1的小臂上；安装完成后如图2所示；

步骤200：坐标准直：

在保持机器人1姿态不变的情况下，依次移动机器人1末端至不在同一平面上的10个位置，每移动到一个位置后，使用激光跟踪仪3采集到末端激光靶球2的位置后；

激光跟踪仪3测量的机器人1末端激光靶球2的10组位置数据Pm(i)＝(xm(i),ym(i),zm(i))，i＝1,2,...,10；

从示教器上读取的10组机器人1末端位置数据Pn(i)＝(xn(i),yn(i),zn(i))，i＝1,2,...,10；

将两组数据导入到计算机5软件中，计算相对坐标转换关系，然后将激光跟踪仪3坐标转至机器人1基坐标系；

步骤300：确定机器人抖动测试轨迹，即直线轨迹：

根据被测机器人1实际工作空间范围，从GB/T12642-2013标准提供的4个测试立方体中选择最合适的测试立方体，在立方体中尝试多条直线轨迹，最终选择出抖动最明显的直线轨迹作为抖动的测试轨迹；

步骤400：激光跟踪仪3实测抖动轨迹的两个端点坐标：

抖动轨迹确定好之后，将机器人1分别运行至直线抖动轨迹的起始点和终止点，用激光跟踪仪3分别测试这两个点的坐标；

步骤500：激光跟踪仪3测量机器人1运行时的空间位置数据，振动加速度传感器4采集振动加速度数据：

振动加速度传感器4固连在机器人1小臂上，机器人1通过线缆与计算机5连接，计算机5通过线缆与激光跟踪仪3连接的。

在计算机5上设定激光跟踪仪3开始采集激光靶球2的位置数据，同时设定计算机5开始采集振动加速度传感器4的测试数据；

然后在示教器上驱动机器人1开始运动，机器人1运行直线轨迹，共计10个循环；

待机器人1运行结束后，在计算机5上设定激光跟踪仪3停止采集激光靶球2的空间位置数据，同时设定计算机5停止采集振动加速度传感器4的测试数据；

机器人运行速度从10％至100％，以10％的速度递增，即共存储10组激光跟踪仪3采集的激光靶球2空间位置数据和10组振动加速度传感器4采集的测试数据；

步骤600：计算机5计算轨迹准确度，计算机5计算振动加速度结果：

将不同速度下采集的激光靶球2的空间位置数据导入到计算机5中计算轨迹准确度，同时将不同速度下采集的振动加速度传感器4数据导入计算机5中计算x,y,z三个方向振动加速度的矢量和；

步骤700：计算激光跟踪仪3测试结果和振动加速度测试结果的相关性：

将不同速度条件下计算出来的轨迹准确度和振动加速度矢量和的结果导入计算机5中计算Spearman相关性系数和P值；

当Spearman相关性系数大于0.8，且P值小于0.05时，就可以认为轨迹准确度和振动加速度测试的结果极强相关，此时可以认为激光跟踪仪3测试的轨迹准确度可以代表振动加速度传感器4测试的振动加速度结果；

步骤800：计算机生成机器人抖动测试报告。

现阶段对机器人1抖动的评价多为主观评价，缺乏定量的描述，本发明将激光跟踪仪3坐标系转换至机器人基坐标系，将激光跟踪仪测量点和机器人示教器上显示点统一为空间同一点；将测量系统和指令系统的坐标数值统一在同一坐标系下，通过振动加速度传感器4测量同种工况下的振动加速度值，校验本发明提出的激光跟踪仪法的测试结果的有效性，可以定量测量和描述机器人抖动程度，且操作简单，测量时间短，对人员要求低。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：具体步骤为：

S100：安装激光靶球(2)及振动加速度传感器(4)；

S200：坐标准直；

S300：确定机器人(1)抖动测试轨迹，即直线轨迹；

S400：激光跟踪仪(3)实测抖动轨迹的两个端点坐标；

S500：激光跟踪仪(3)测量机器人(1)运行时的空间位置数据，振动加速度传感器(4)采集振动加速度数据；

S600：计算机(5)计算轨迹准确度，计算机(5)计算振动加速度结果；

S700：计算激光跟踪仪测试结果和振动加速度测试结果的相关性；

S800：计算机(5)生成机器人(1)抖动测试报告。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述步骤S100包括如下步骤：

将激光靶球(2)固定在机器人(1)末端法兰的夹具上；

将振动加速度传感器(4)固定在机器人(1)的小臂上。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述的步骤S200包括如下步骤：

在保持机器人(1)姿态不变的情况下，依次移动机器人(1)末端至不在同一平面上的k个位置，每移动到一个位置后，使用激光跟踪仪(3)采集到末端激光靶球(2)的位置后；

激光跟踪仪(3)测量的机器人(1)末端激光靶球(2)的k组位置数据Pm(i)＝(xm(i),ym(i),zm(i))，i＝1,2,...,k；

从示教器上读取的k组机器人末端位置数据Pn(i)＝(xn(i),yn(i),zn(i))，i＝1,2,...,k；

将两组数据导入到计算机(5)软件中，计算相对坐标转换关系，然后将激光跟踪仪(3)坐标转至机器人(1)基坐标系。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述步骤S300包括如下步骤：

根据被测机器人(1)实际工作空间范围，从GB/T12642-2013标准提供的4个测试立方体中选择最合适的测试立方体，在立方体中尝试多条直线轨迹，选择出抖动最明显的直线轨迹作为抖动的测试轨迹。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述步骤S400包括如下步骤：

抖动轨迹确定好之后，将机器人(1)分别运行至直线抖动轨迹的起始点和终止点，用激光跟踪仪(3)分别测试这两个点的坐标。

6.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述步骤S500包括如下步骤：

在计算机(5)上设定激光跟踪仪(3)开始采集激光靶球(2)位置数据，同时设定计算机(5)开始采集振动加速度传感器(4)的测试数据；

然后在示教器上驱动机器人(1)开始运动，机器人(1)运行直线轨迹，共计10个循环；

待机器人(1)运行结束后，在计算机(5)上设定激光跟踪仪(3)停止采集激光靶球(2)空间位置数据，同时设定计算机(5)停止采集振动加速度传感器(4)的测试数据；

机器人(1)运行速度从10％至100％，以10％的速度递增，即共存储10组激光跟踪仪采集的激光靶球空间位置数据和10组振动加速度传感器采集的测试数据。

7.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述步骤S600包括如下步骤：

将不同速度下采集的激光靶球(2)的空间位置数据导入到计算机(5)中计算轨迹准确度，同时将不同速度下采集的振动加速度传感器(4)数据导入计算机(5)中计算x,y,z三个方向振动加速度的矢量和。

8.根据权利要求1所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：所述步骤S700包括如下步骤：

将不同速度条件下计算出来的轨迹准确度和振动加速度矢量和的结果导入计算机(5)中计算Spearman相关性系数和P值。

9.根据权利要求8所述的一种工业机器人抖动程度测量方法，其特征在于：当Spearman相关性系数大于0.8，且P值小于0.05时，就可以认为轨迹准确度和振动加速度测试的结果极强相关，此时可以认为激光跟踪仪(3)测试的轨迹准确度可以代表振动加速度传感器(4)测试的振动加速度结果。

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