CN113568366B - 机器人的运动控制方法、系统及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人的运动控制方法、系统及计算机存储介质。该方法包括：获取将机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令；响应切换指令，判断机器人是否处于软浮动状态；若机器人处于软浮动状态，则利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点；对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正。通过上述方式，能够在处于软浮动状态的机器人进行暂停后重启时，有效避免规划超速和存在潜在安全隐患的问题。

Description

机器人的运动控制方法、系统及计算机存储介质

技术领域

本申请涉及工业机器人领域，尤其涉及一种机器人的运动控制方法及系统、计算机存储介质。

背景技术

机器人控制系统在运行过程中如果出现暂停后重启时，控制软件会先检查机器人的当前位置点和路径规划点是否一致，如果不一致就会执行程序段重合(blockcoincidence，BCO)动作，即将机器人从当前位置点调整到路径规划点，以使得机器人继续按照后续的路径规划点运动。

机器人的软浮动功能，即通过力控，使机器人具备一定的主动柔顺性，降低机器人在某个特定方向下的刚度，从而对该方向下的外部作用力产生柔性效应。处于软浮动状态的机器人暂停后，由于外力依然存在，机器人会随着外力进行移动。因此，重新启动时，系统执行BCO动作会告警规划超速。此外，以压铸取件为例，压铸件在被模具中的顶出机构顶出时，机器人以软浮动方式对压铸件进行抓取，即机器人根据顶出机构的顶出力来响应柔性动作，从而实现压铸件的取出和脱模。在此过程中，可能需要暂停机器人，对压铸件进行额外处理(喷涂、降温等)，则机器人在暂停后仍会在顶出力的作用下抓着压铸件运动一定距离。如果在这种情况下，仍在暂停重启后进行BCO动作，则会导致机器人在反向运动时损坏顶出机构、压铸件或机器人自身，存在安全隐患。

为了避免该类问题的发生，现在的处理方法是不允许在软浮动状态下执行暂停动作，但这样会在某些应用情况下不能满足用户的现场需求。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种机器人的运动控制方法、系统及计算机存储介质，能够在处于软浮动状态的机器人进行暂停后重启时，有效避免规划超速和存在潜在安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机器人的运动控制方法，该方法包括：获取将机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令；响应切换指令，判断机器人是否处于软浮动状态；若机器人处于软浮动状态，则利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点；对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正；其中，未被当前实际位置点更新前的当前轨迹规划点为在机器人切换至暂停状态时由插补器下发的插补位置点，当前实际位置点为当前轨迹规划点与根据机器人切换至暂停状态时或处于暂停状态下所承受的外力计算获得的第一位置偏差进行叠加的第一叠加结果，第一叠加结果被实际下发到机器人，或者当前实际位置点为机器人上的位置传感器所检测的实时位置。

可选地，插补位置点通过对用户设置的运动轨迹进行插补运算获得。

可选地，该方法进一步包括：若机器人未处于软浮动状态，则直接执行对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正的步骤。

可选地，对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正的步骤包括：判断当前实际位置点和当前轨迹规划点之间的距离是否大于预设距离；若大于预设距离，则以当前实际位置点为起点，以当前轨迹规划点为终点进行校正路径的规划，以控制机器人沿校正路径向当前轨迹点进行运动。

可选地，对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正的步骤之后，进一步包括：利用当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制机器人进一步运动，后续轨迹规划点为机器人切换至运动状态后由插补器下发的插补位置点。

可选地，利用当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制机器人进一步运动的步骤包括：若机器人处于软浮动状态，则将后续轨迹规划点与根据机器人在运行状态下所承受的外力计算获得的第二位置偏差进行叠加，并将获得的第二叠加结果作为命令位置下发到机器人，以控制机器人移动至命令位置。

可选地，利用当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制机器人进一步运动的步骤包括：若机器人未处于软浮动状态，则将后续轨迹规划点直接作为命令位置下发到机器人，以控制机器人移动至命令位置。

可选地，第一位置偏差和第二位置偏差由传感器采集的外力计算获得。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人的运动控制系统，包括处理器及存储器，存储器用于存储处理器执行的计算机程序；处理器用于执行计算机程序以实现上述机器人的运动控制方法。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述机器人的运动控制方法。

本申请实施例的有益效果是：本申请提供的机器人的运动控制方法在处于软浮动状态的机器人进行暂停后重启时，利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点，进而有效避免规划超速和存在潜在安全隐患的问题。

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是处于软浮动状态的机器人的规划轨迹和实际运动轨迹的示意图；

图2是本申请提供的机器人的运动控制方法一实施例的流程示意图；

图3是图2实施例机器人的运动控制方法中步骤S204的具体流程示意图；

图4是本申请提供的机器人的运动控制系统一实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。

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，均属于本申请保护的范围。

机器人的软浮动功能，即通过力控，使机器人具备一定的主动柔顺性，降低机器人在某个特定方向下的刚度，从而对该方向下的外部作用力产生柔性效应。机器人软浮动常见的应用包括压铸取件、工件抓取、柔性装配等。

参阅图1，图1是处于软浮动状态的机器人的规划轨迹和实际运动轨迹的示意图。执行程序中机器人的规划轨迹是T1，而开启软浮动后实际的运动轨迹可能变成T2。具体来说，插补器在对规划轨迹进行插补计算所获得的轨迹规划点是A点，但在下发到机器人之前，需要将A点与根据机器人所受外力计算得到位置偏差△A进行叠加，并将叠加结果A+△A下发到机器人。因此，机器人的实际位置点是B点。此时，如果暂停机器人，会持续下发A+△A到机器人，而△A随外力和时间发生变化，使得机器人在暂停后仍会从B点运动到C点。

本申请的发明人经过长期的研究发现：由于上述情形的存在，机器人在使用软浮动功能暂停后，只要外部作用力依然存在就会带来位置偏差值，那么实际机器人还是会产生微小运动，此时再次启动的时候，由于当前实际位置点C和当前轨迹规划点A不一致，那么系统会执行BCO动作，若机器人在预定的插补周期内完成从C点到A点，会告警规划超速，同时也会存在安全隐患。

参阅图2，图2是本申请提供的机器人的运动控制方法的一实施例的流程示意图。本实施例的方法包括：

步骤S201：获取将机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令。

步骤S202：响应切换指令，判断机器人是否处于软浮动状态。

响应机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令，在切换至运动状态之前，判断机器人是否处于软浮动状态，其中，软浮动状态可以是指通过力控，使机器人具备一定的主动柔顺性，降低机器人在某个特定的方向下的刚度，从而对该方向下的外部作用力(或力矩)产生柔性响应。

在步骤S202的判断结果为机器人处于软浮动状态时，执行步骤S203；在步骤S202的判断结果为机器人未处于软浮动状态时，执行步骤S204。

S203：利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点。

若机器人处于软浮动状态，则利用机器人当前实际位置点的数据，更新机器人控制系统中存储的当前轨迹规划点的数据。

其中，未被当前实际位置点更新前的当前轨迹规划点为在机器人切换至暂停状态时由插补器下发的插补位置点，也就是机器人控制系统中轨迹规划点的原始位置，相当于图1中A点所在位置点的数据。

其中，机器人的当前实际位置点为获取到切换指令时，机器人所处的实际位置点，也即是机器人切换至暂停状态时或处于暂停状态下所承受的外力计算获得的第一位置偏差值进行叠加的第一叠加结果，该第一叠加结果被实际下发到机器人，相当于图1中B点或C点所在位置点的数据。此处，取决于机器人切换至暂停状态后是否在外力作用下发生了偏移，若未发生偏移，则当前实际位置点对应于B点，若发生了偏移则当前实际位置点对应于C点。可选地，机器人的当前实际位置点也可以为机器人上的位置传感器所检测的实时位置。

可以理解的，插补器下发的插补位置点是通过对用户设置的运动轨迹进行插补运算而获得。具体地说，工业机器人控制系统在实现控制功能时，插补器线程在控制系统启动后，一直循环执行，在每个插补周期都会将控制程序中，用户预设的运动指令转换生成轨迹进行插补，然后将插补数据存入指令位置缓冲器(buffer)中，从而得到存储于机器人控制系统中的轨迹规划点的数据。其中，控制程序对应控制系统软件，该系软件由用户使用，以控制机器人运动以及执行相关逻辑和IO操作的程序。

S204：对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正。

具体的重合校正过程如图3所示，具体包括：

S2041：判断当前实际位置点和当前轨迹规划点之间的距离是否大于预设距离。

其中，该预设距离可以是一个插补周期内机器人运动的最大距离，也可以大于该最大距离。其中，插补周期为机器人下发给驱动器控制电机转动的数据的时间间隔，具体可以为1ms，。

在步骤S2041的判断结果为当前实际位置点和当前轨迹规划点之间的距离大于预设距离时，执行步骤S2042；在步骤S2041的判断结果为当前实际位置点和当前轨迹规划点之间的距离小于预设距离时，执行步骤S2043。

S2042：以当前实际位置点为起点，以当前轨迹规划点为终点进行校正路径的规划，以控制机器人沿校正路径向当前轨迹规划点进行运动。

若当前实际位置点和当前轨迹规划点之间的距离大于预设距离，此时机器人不可能在一个插补周期内从当前实际位置点运动到当前轨迹规划点，会告警规划超速。

S2043：结束对机器人的当前实际位置点和当前轨迹点进行重合校正的动作。

因此，在处于软浮动状态的机器人进行暂停后重启时，由于当前轨迹规划点已被当前实际位置点进行更新，此时，当前轨迹规划点和当前实际位置点在同一个位置，因此在S2041的判断过程中，其判断结果为否，即跳过步骤S2042，因此避免了超速规划和安全隐患。

然而，当机器人未处于软浮动状态，则会直接进入步骤S2041，因此由于未利用当前实际位置点对当前轨迹规划点进行更新，因此如果二者之间的距离大于预设距离，则执行步骤S2042，若二者之间的距离小于预设距离，则也会直接结束对当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正的动作。

在一个应用场景中，当机器人处于软浮动状态，并且从暂停状态切换至运动状态时，利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点，这样再次启动时不会因为当前实际位置点和当前轨迹规划点不一致而导致必须执行BCO动作，而是可以从暂停时的实际位置点继续软浮动，这样不仅可以解决再启动时跳点的问题，也可以在机器人软浮动时避免再次执行BCO。

在一些实施方式中，步骤S204之后还可以包括：利用当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制机器人进一步运动；其中，后续轨迹规划点为机器人切换至运动状态后由插补器下发的插补位置点。具体如下：

当机器人未处于软浮动状态时，可以直接将当前轨迹规划点的后续轨迹规划点直接作为命令位置下发到机器人，以控制机器人移动至命令位置，从校正后的位置点继续运动。

当机器人处于软浮动状态时，由于机器人的当前轨迹规划点已被当前实际位置点更新，因此可以将当前轨迹规划点的后续轨迹规划点与根据机器人在运行状态下所承受的外力计算获得的第二位置偏差△A进行叠加，并将获得的第二叠加结果作为命令位置下发到机器人，以控制机器人移动至命令位置，机器人即从当前实际位置点继续运动。

其中，可以通过传感器获取机器人所承受的外力大小，从而计算得到位置偏差△A，进而得到命令位置的数据，传感器的类型不作具体限制，以能获得机器人所承受的外力数值为准；还可以通过传感器直接获取命令位置的数据；可选地，还可以通过机器人各个轴驱动获得的力矩数值来估算施加的外力大小，进而计算得到位置偏差值。

因此，区别于现有技术，本申请提供的机器人的运动控制方法在处于软浮动状态的机器人进行暂停后重启时，利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点，进而有效避免规划超速和存在潜在安全隐患的问题。

参阅图4，图4是本申请提供的机器人的运动控制系统一实施例的结构示意图。

本实施例的机器人的运动控制系统40包括处理器41及存储器42，存储器42通过诸如数据总线与处理器41耦接。

其中，存储器42用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器41执行时，用以实现如下的机器人的运动控制方法：

获取将机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令；响应切换指令，判断机器人是否处于软浮动状态；若机器人处于软浮动状态，则利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点；对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正。

需要说明的是，本实施例的机器人的运动控制系统40是基于上述方法实施例的一实体终端，其实施原理和步骤类似，在此不再赘述。因此，计算机程序在被处理器41执行时，还可以实现上述任一实施例中的其他方法步骤，在此不再赘述。

参阅图5，图5是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。

本实施例的计算机存储介质50用于存储计算机程序51，计算机程序51在被处理器执行时，用以实现如下方法步骤：

获取将机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令；响应切换指令，判断机器人是否处于软浮动状态；若机器人处于软浮动状态，则利用机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点；对机器人的当前实际位置点和当前轨迹规划点进行重合校正。

需要说明的是，本实施例的计算机程序51所执行的方法步骤是基于上述方法实施例的，其实施原理和步骤类似。因此，计算机程序51在被处理器执行时，还可以实现上述任一实施例中的其他方法步骤，在此不再赘述。

本申请的实施例以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：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)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，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 (9)

1.一种机器人的运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取将所述机器人从暂停状态切换至运动状态的切换指令；

响应所述切换指令，判断所述机器人是否处于软浮动状态；

若所述机器人处于所述软浮动状态，则利用所述机器人的当前实际位置点更新当前轨迹规划点；

对所述机器人的当前实际位置点和所述当前轨迹规划点进行重合校正；

其中，未被所述当前实际位置点更新前的所述当前轨迹规划点为在所述机器人切换至所述暂停状态时由插补器下发的插补位置点，所述当前实际位置点为所述当前轨迹规划点与根据所述机器人切换至所述暂停状态时或处于所述暂停状态下所承受的外力计算获得的第一位置偏差进行叠加的第一叠加结果，所述第一叠加结果被实际下发到所述机器人，或者所述当前实际位置点为所述机器人上的位置传感器所检测的实时位置；

所述对所述机器人的当前实际位置点和所述当前轨迹规划点进行重合校正的步骤包括：

判断所述当前实际位置点和所述当前轨迹规划点之间的距离是否大于预设距离；

若大于预设距离，则以所述当前实际位置点为起点，以所述当前轨迹规划点为终点进行校正路径的规划，以控制所述机器人沿所述校正路径向所述当前轨迹规划点进行运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插补位置点通过对用户设置的运动轨迹进行插补运算获得。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若所述机器人未处于所述软浮动状态，则直接执行所述对所述机器人的当前实际位置点和所述当前轨迹规划点进行重合校正的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述机器人的当前实际位置点和所述当前轨迹规划点进行重合校正的步骤之后，进一步包括：

利用所述当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制所述机器人进一步运动，所述后续轨迹规划点为所述机器人切换至所述运动状态后由插补器下发的插补位置点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制所述机器人进一步运动的步骤包括：

若所述机器人处于所述软浮动状态，则将所述后续轨迹规划点与根据所述机器人在所述运动状态下所承受的外力计算获得的第二位置偏差进行叠加，并将获得的第二叠加结果作为命令位置下发到所述机器人，以控制所述机器人移动至所述命令位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述当前轨迹规划点的后续轨迹规划点控制所述机器人进一步运动的步骤包括：

若所述机器人未处于所述软浮动状态，则将所述后续轨迹规划点直接作为命令位置下发到所述机器人，以控制所述机器人移动至所述命令位置。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一位置偏差和所述第二位置偏差由传感器采集的外力计算获得。

8.一种机器人的运动控制系统，其特征在于，包括处理器及存储器，

所述存储器用于存储所述处理器执行的计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任一项所述的机器人的运动控制方法。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，用于实现权利要求1-7中任一项所述的机器人的运动控制方法。

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