CN113119123A - 一种办公转椅生产的运动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种办公转椅生产的运动控制方法，具体包括：根据D‑H参数确定规则确定工业机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围，建立工业机器人的数学模型；根据标定参数矩阵实现打孔位置、连接点位置、喷胶区域、贴棉区域的在线定位；获取工艺步骤，若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息；若处于“转椅成品码垛工艺”，则确定出码垛机器人的运动路径；验证“轨迹路径”以及“运动路径”是否符合要求；本发明提出的方法有利于完成办公转椅自动化生产的精准控制，高效有序地完成办公转椅自动化生产的各项工艺流程。

Description

一种办公转椅生产的运动控制方法
技术领域
本发明涉及工业生产的运动控制领域，特别是指一种办公转椅生产的运动控制方法。
背景技术
由于现有的办公转椅自动化生产中，主要是依赖于工业机器人来完成相关工艺操作，而能否准确控制工业机器人的操作臂按照工控机的控制指令完成指定的操作，决定工艺流程是否能顺利完成；且当前没有标准化的针对办公转椅全生产工艺流程的工业机器人运动控制方案。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种办公转椅生产的运动控制方法，可针对办公转椅自动化生产流程中的打孔/铆钉、喷胶/贴棉/封箱以及码垛工艺实现工业机器人的运动控制，有利于完成办公转椅自动化生产的精准控制，高效有序地完成办公转椅自动化生产的各项工艺流程。
本发明采用如下技术方案：
一种办公转椅生产的运动控制方法，包括如下步骤：
根据D-H参数确定规则确定工业机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围，建立工业机器人的数学模型；
根据标定参数矩阵实现打孔位置、连接点位置、喷胶区域、贴棉区域的在线定位；
从工控计算机中获取转椅生产线所处的工艺步骤，即转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺、转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺和转椅成品码垛工艺；
若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息；
若处于“转椅成品码垛工艺”，则确定出码垛机器人的运动路径；
验证“轨迹路径”是否能准确地根据提供的定位位置完成相关的工艺操作，验证“运动路径”产生的路线是否满足路径最优的要求；如果不符合要求，则需要重新求解进行轨迹规划；或重新进行路径规划；如果符合要求，则得到可行的运动控制方案。
具体地，所述根据标定参数矩阵实现打孔位置、连接点位置、喷胶区域、贴棉区域的在线定位，具体包括：
采用张正友标定法对摄像机进行标定；
利用张正友标定法进行标定后，获得摄像机的内参矩阵、旋转向量、变换矩阵、系数矩阵及摄像机畸变矩阵，使得工业机器人的摄像机明确所要识别的实际环境所处的相对位置。
具体地，若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息，具体包括：
则通过初始化位姿、导入机器人模型、设置插值点数，并将确定的机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围进行输入；
对机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围数据进行多项式插值，生成关节运动轨迹序列，得到机器人末端机械臂的位姿信息，并显示机器人末端机械臂运动轨迹；
通过逆运动学解的计算根据运动轨迹反解出关节信息。
具体地，若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息，具体为：
导入转椅自动生产线码垛机器人的工作区域地图，并在地图上绘制起始点和终止点，以及起始位姿和目标位姿；
根据所规划的转椅成品堆放位置，指定机器人的状态空间及状态边界定义工业机器人的约束，包括机器人转向控制及速度限制；
使用快速随机搜索树算法，采用随机采样的方式以路径最优作为路径规划的目标。
具体地，所述对机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围数据进行多项式插值，具体为：
对机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围数据进行五项多项式插值。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提出的方法与传统的单一控制方法相比，本发明方法针对办公转椅生产的各项工艺流程，设计合适的运动控制方法，能够完备和准确地完成相关工艺操作；
(2)通过对办公转椅自动化工艺生产步骤进行判别，进入所对应的操作控制步骤，再通过计算工业机器人的运动学解或者利用路径规划算法，以及通过三维运动轨迹仿真，得到机器人所要完成的运动控制操作是否满足要求；有助于提升工业机器人的智能化运动控制水平，且运动控制方案流程有序进行，精准高效。
附图说明
图1为本发明实施例提供的办公转椅生产的运动控制方案实施流程图；
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
如图1所示，为本申请实施例提供的办公转椅运动控制方案实施流程图，具体实施方案包括：
(1)建立工业机器人的数学模型，主要是根据D-H参数确定规则确定机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围，通常D-H参数表可由具体型号的工业机器人操作说明书获得；可选地，本申请可使用安川MH12型机器人作为转椅生产流程中的操作机器人，该机器人有6个串联转动关节，可根据生产厂家提供的说明书获取其6个关节的四类参数(扭角、距离、长度及角度范围)的相关细节，根据机器人的使用说明书也可得到机器人的连杆变换矩阵表达式；该步骤主要通过具体型号的工业机器人使用说明书完成；
(2)实时视觉定位及标定，该步骤主要通过机器视觉系统的视觉识别算法获得，具体为打孔位置、连接点位置、喷胶区域、贴棉区域，要实现各个位置的在线定位，需要获取标定参数矩阵；可选地，本申请可采用张正友标定法对摄像机进行标定，利用张正友标定法进行标定后，最终会获得摄像机的内参矩阵、旋转向量、变换矩阵、系数矩阵及摄像机畸变矩阵，使得工业机器人的摄像机知道所要识别的实际环境(如木板打孔位置)所处的相对位置；
(3)判断工艺步骤，通过工控计算机与工业机器人的交互，可以从工控计算机中获取转椅生产线所处的工艺步骤，即①转椅木板打孔及铆钉工艺、②转椅扶手连接件锁付工艺、③转椅木板喷胶及贴棉工艺、④转椅成品封箱及码垛工艺；
(4)若处于“打孔/铆钉/锁付”工艺，则进行圆弧轨迹规划；若处于“喷胶/贴棉/封箱”工艺，则进行直线轨迹规划；具体的轨迹规划包括：通过初始化位姿、导入机器人模型、设置插值点数并根据步骤(1)所得到的关节信息进行输入，对机器人关节信息多项式差值(可选五次多项式进行插值)，生成关节运动轨迹序列，得到机器人末端机械臂的位姿信息，显示运动轨迹；逆运动学解的计算主要是通过轨迹路径反解出关节信息；将所得到的轨迹路径及关节信息导入三维运动轨迹仿真模块；
(5)若处于“码垛”工艺，则进行码垛机器人的运动路径规划；首先，需要导入转椅自动生产线码垛机器人的工作区域地图，并在地图上绘制起始点和终止点，以及起始位姿和目标位姿；第二，根据所规划的转椅成品堆放位置，指定机器人的状态空间及状态边界，以便在所定义的状态范围内控制机器人的运动；第三，定义工业机器人的约束，包括机器人转向控制及速度限制；第四，基于上述设定，使用快速随机搜索树(RRT)算法，采用随机采样的方式达到快速规划且概率完备的效果(按照路径最优作为路径规划的目标)，确定码垛机器人的运动路径；将所规划的运动路径及环境地图信息导入三维运动轨迹仿真模块；
通过三维运动轨迹仿真结果对其进行验证，验证“轨迹规划”是否能准确地根据机器视觉系统提供的定位位置完成相关的工艺操作，验证“路径规划”产生的路线是否满足路径最优的要求；如果不符合要求，则需要重新计算逆运动学与正运动学的解或者重新利用RRT算法进行路径规划；如果符合要求，则可将上述所得到的运动控制方案传至运动控制系统，应用于转椅自动化生产线中。
本发明提出的方法与传统的单一控制方法相比，本发明方法针对办公转椅生产的各项工艺流程，设计合适的运动控制方法，能够完备和准确地完成相关工艺操作；
通过对办公转椅自动化工艺生产步骤进行判别，进入所对应的操作控制步骤，再通过计算工业机器人的运动学解或者利用路径规划算法，以及通过三维运动轨迹仿真，得到机器人所要完成的运动控制操作是否满足要求；有助于提升工业机器人的智能化运动控制水平，且运动控制方案流程有序进行，精准高效。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种办公转椅生产的运动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据D-H参数确定规则确定工业机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围，建立工业机器人的数学模型；
根据标定参数矩阵实现打孔位置、连接点位置、喷胶区域、贴棉区域的在线定位；
从工控计算机中获取转椅生产线所处的工艺步骤，即转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺、转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺和转椅成品码垛工艺；
若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息；
若处于“转椅成品码垛工艺”，则确定出码垛机器人的运动路径；
验证“轨迹路径”是否能准确地根据提供的定位位置完成相关的工艺操作，验证“运动路径”产生的路线是否满足路径最优的要求；如果不符合要求，则需要重新求解进行轨迹规划；或重新进行路径规划；如果符合要求，则得到可行的运动控制方案。
2.根据权利要求1所述的一种办公转椅生产的运动控制方法，其特征在于，所述根据标定参数矩阵实现打孔位置、连接点位置、喷胶区域、贴棉区域的在线定位，具体包括：
采用张正友标定法对摄像机进行标定；
利用张正友标定法进行标定后，获得摄像机的内参矩阵、旋转向量、变换矩阵、系数矩阵及摄像机畸变矩阵，使得工业机器人的摄像机明确所要识别的实际环境所处的相对位置。
3.根据权利要求1所述的一种办公转椅生产的运动控制方法，其特征在于，若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息，具体包括：
则通过初始化位姿、导入机器人模型、设置插值点数，并将确定的机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围进行输入；
对机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围数据进行多项式插值，生成关节运动轨迹序列，得到机器人末端机械臂的位姿信息，并显示机器人末端机械臂运动轨迹；
通过逆运动学解的计算根据运动轨迹反解出关节信息。
4.根据权利要求1所述的一种办公转椅生产的运动控制方法，其特征在于，若处于“转椅木板打孔及铆钉工艺、转椅扶手连接件锁付工艺，转椅木板喷胶及贴棉工艺、转椅成品封箱工艺”，则求解出工业机器人末端机械臂轨迹路径及关节信息，具体为：
导入转椅自动生产线码垛机器人的工作区域地图，并在地图上绘制起始点和终止点，以及起始位姿和目标位姿；
根据所规划的转椅成品堆放位置，指定机器人的状态空间及状态边界定义工业机器人的约束，包括机器人转向控制及速度限制；
使用快速随机搜索树算法，采用随机采样的方式以路径最优作为路径规划的目标。
5.根据权利要求3所述的一种办公转椅生产的运动控制方法，其特征在于，所述对机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围数据进行多项式插值，具体为：
对机器人各个关节的扭角、距离、长度及角度范围数据进行五项多项式插值。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108972549A (zh) * 2018-07-03 2018-12-11 华南理工大学 基于Kinect深度摄像头的工业机械臂实时避障规划抓取系统
CN109202721A (zh) * 2017-07-03 2019-01-15 株式会社安川电机 研磨工艺的控制方法、研磨装置和机器人研磨系统
CN109895103A (zh) * 2019-01-21 2019-06-18 同济大学 一种基于ga-pso算法的示教再现轨迹优化方法
CN110625611A (zh) * 2019-08-27 2019-12-31 上海卫星装备研究所 基于激光跟踪测量与力传感联合控制的机械臂辅助部件装配方法及系统
CN110682292A (zh) * 2019-10-21 2020-01-14 天津百利机械装备集团有限公司中央研究院 基于RT Toolbox的机器人码垛轨迹生成方法
CN111347426A (zh) * 2020-03-26 2020-06-30 季华实验室 一种基于3d视觉的机械臂精确放置轨迹规划方法
US20200290207A1 (en) * 2019-03-11 2020-09-17 United Technologies Corporation Real-time identification of burr size and location for robotic deburring process
CN112099493A (zh) * 2020-08-31 2020-12-18 西安交通大学 一种自主移动机器人轨迹规划方法、系统及设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109202721A (zh) * 2017-07-03 2019-01-15 株式会社安川电机 研磨工艺的控制方法、研磨装置和机器人研磨系统
CN108972549A (zh) * 2018-07-03 2018-12-11 华南理工大学 基于Kinect深度摄像头的工业机械臂实时避障规划抓取系统
CN109895103A (zh) * 2019-01-21 2019-06-18 同济大学 一种基于ga-pso算法的示教再现轨迹优化方法
US20200290207A1 (en) * 2019-03-11 2020-09-17 United Technologies Corporation Real-time identification of burr size and location for robotic deburring process
CN110625611A (zh) * 2019-08-27 2019-12-31 上海卫星装备研究所 基于激光跟踪测量与力传感联合控制的机械臂辅助部件装配方法及系统
CN110682292A (zh) * 2019-10-21 2020-01-14 天津百利机械装备集团有限公司中央研究院 基于RT Toolbox的机器人码垛轨迹生成方法
CN111347426A (zh) * 2020-03-26 2020-06-30 季华实验室 一种基于3d视觉的机械臂精确放置轨迹规划方法
CN112099493A (zh) * 2020-08-31 2020-12-18 西安交通大学 一种自主移动机器人轨迹规划方法、系统及设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
雷星: "模块化AGV系统设计与路径规划", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》 *

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