CN113654747B - 机器人的关节刚度的检测方法、装置和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人的关节刚度的检测方法、装置和机器人，该方法包括：控制机械臂抓起负载，并控制关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，第一测量点为机械臂上任意一点；控制机械臂放下负载，并控制关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；根据第一位置、第二位置、第三位置和第四位置确定角度偏差；检测关节的扭矩，并根据扭矩和角度偏差计算得到关节的扭转刚度；根据关节的扭转刚度确定关节是否符合刚度设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

Description

机器人的关节刚度的检测方法、装置和机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人的关节刚度的检测方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和机器人。

背景技术

工业机器人在设计之初大部分设计人员都会对工业机器人各个关节臂进行校核仿真计算，然而对于工业机器人的整机刚度影响最大的一般是关节刚度；相对于工业机器人的关节臂的变形量的大小而言，其整机中的关节处变形量由于受到减速机、减速机输入轴以及电机等的多级配合，整个工业机器人在实际工况中变形量最大的部分恰恰是由减速机、减速机输入轴以及电机等组成的关节处，亟需一种检测方法让机器人处在样机阶段时就发现所设计出来的工业机器人关节刚度是否符合设计者的要求。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种机器人的关节刚度的检测方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和机器人，以解决现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人的关节刚度的检测方法，所述机器人包括关节和机械臂，所述机械臂的一端与所述关节连接，所述机械臂的另一端用于夹持负载，所述方法包括：控制所述机械臂抓起所述负载，并控制所述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，所述第一测量点为所述机械臂上任意一点；控制所述机械臂放下所述负载，并控制所述关节旋转至所述预定角度，并检测当前所述第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；根据所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置确定角度偏差，所述角度偏差为所述关节的刚度变形量所造成的；检测所述关节的扭矩，并根据所述扭矩和所述角度偏差计算得到所述关节的扭转刚度；根据所述关节的扭转刚度确定所述关节是否符合刚度设计要求。

可选地，激光跟踪仪包括检测检测本体和靶球，检测当前第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，包括：控制所述检测本体检测第一靶球的位置，得到所述第一位置，所述第一靶球为安装在所述第一测量点的所述靶球；控制所述检测本体检测第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，所述第二靶球、所述第三靶球和所述第四靶球均安装在所述关节的圆弧表面上，且所述第二靶球、所述第三靶球和所述第四靶球的中心不位于一条直线上；根据所述第二靶球的位置、所述第三靶球的位置和所述第四靶球的位置计算得到所述第二位置。

可选地，根据所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置确定角度偏差，包括：获取所述第一位置和所述第二位置的连线，得到第一连线；获取所述第三位置和所述第四位置的连线，得到第二连线；获取第一投影和第二投影的夹角，得到所述角度偏差，所述第一投影为所述第一连线在预定垂直面的投影，所述第二投影为所述第二连线在预定垂直面的投影，所述预定垂直面为所述关节的旋转轴所在的垂直面。

可选地，检测所述关节的扭矩，包括：检测所述负载的重心的位置，得到第五位置；检测所述关节的旋转中心到重力作用线的垂直距离，得到力臂，所述重力作用线为经过所述第五位置的垂线；根据所述力臂和所述负载的质量计算得到所述关节的扭矩。

可选地，根据所述关节的扭转刚度确定所述关节是否符合刚度设计要求，包括：在所述关节的扭转刚度大于或者等于预定扭转刚度的情况下，确定所述关节符合刚度设计要求；在所述关节的扭转刚度小于所述预定扭转刚度的情况下，确定所述关节不符合刚度设计要求。

可选地，所述第一测量点与所述关节的旋转中心的距离小于预定距离。

可选地，所述预定角度为所述机械臂用于抓起负载的一端与所述关节的旋转中心距离最大的旋转角度。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种机器人的关节刚度的检测装置，所述机器人包括关节和机械臂，所述机械臂的一端与所述关节连接，所述机械臂的另一端用于抓起负载，所述装置包括：第一检测单元，用于控制所述机械臂抓起所述负载，并控制所述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，所述第一测量点为所述机械臂上任意一点；第二检测单元，用于控制所述机械臂放下所述负载，并控制所述关节旋转至所述预定角度，并检测当前所述第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；第一确定单元，用于根据所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置确定角度偏差；第三检测单元，用于检测所述关节的扭矩，并根据所述扭矩和所述角度偏差计算得到所述关节的扭转刚度；第二确定单元，用于根据所述关节的扭转刚度确定所述关节是否符合刚度设计要求。

根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的方法。

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的方法。

根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种机器人，包括关节、机械臂和机器人的关节刚度的检测装置，所述检测装置用于执行任意一种所述的方法。

在本发明实施例中，上述机器人的关节转角的补偿方法中，首先，控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；然后，控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；之后，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；之后，检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；最后，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该方法在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的机器人的关节刚度的检测方法的流程图；

图2示出了根据本申请实施例的机器人的关节刚度的检测装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术中所说的，现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种机器人的关节刚度的检测方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和机器人。

根据本申请的实施例，提供了一种机器人的关节刚度的检测方法，上述机器人包括关节和机械臂，上述机械臂的一端与上述关节连接，上述机械臂的另一端用于夹持负载。

图1是根据本申请实施例的机器人的关节刚度的检测方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；

步骤S102，控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；

步骤S103，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；

步骤S104，检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；

步骤S105，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。

上述机器人的关节刚度的检测方法中，首先，控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；然后，控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；之后，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；之后，检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；最后，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该方法在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请的一种实施例中，激光跟踪仪包括检测检测本体和靶球，检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，包括：控制上述检测本体检测第一靶球的位置，得到上述第一位置，上述第一靶球为安装在上述第一测量点的上述靶球；控制上述检测本体检测第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，上述第二靶球、上述第三靶球和上述第四靶球均安装在上述关节的圆弧表面上，且上述第二靶球、上述第三靶球和上述第四靶球的中心不位于一条直线上；根据上述第二靶球的位置、上述第三靶球的位置和上述第四靶球的位置计算得到上述第二位置。该实施例中，在关节上选取一个测量点，将激光跟踪仪靶球安装座分别安装在上述关节的圆弧表面上，并且用热熔胶将位置固定住，其中，靶球安装座安装在关节对应减速机盖上，靶球安装座中心尽量落在同一半径的圆弧上，之后将第二靶球、第三靶球、第四靶球依次安装在上述关节的圆弧表面上，利用激光跟踪仪分别测量第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，并计算得到第二位置，以保证所测第二位置的准确性。

需要说明的是，以上述激光跟踪仪的中心为原点建立坐标系，上述激光跟踪仪分别测量第一靶球的位置，得到第一位置，即机械臂抓起上述负载的情况下上述第一测量点的坐标，上述激光跟踪仪分别测量第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，得到三个坐标值，根据三个坐标值即可计算所在圆的圆心的坐标，得到第二位置，即机械臂抓起上述负载的情况下上述关节的旋转中心的坐标，同理，也可以测量得到第三位置和第四位置，即机械臂放下上述负载的情况下上述第一测量点的坐标和上述关节的旋转中心的坐标。

本申请的一种实施例中，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，包括：获取上述第一位置和上述第二位置的连线，得到第一连线；获取上述第三位置和上述第四位置的连线，得到第二连线；获取第一投影和第二投影的夹角，得到上述角度偏差，上述第一投影为上述第一连线在预定垂直面的投影，上述第二投影为上述第二连线在预定垂直面的投影，上述预定垂直面为上述关节的旋转轴所在的垂直面。该实施例中，通过分别测量关节第一测量点的以及关节的旋转中心在末端带载时的第一位置和第二位置，末端不带载时的第三位置与第四位置，将第一连线与第二连线投影到关节旋转轴的垂直面，利用向量的点积公式求出两个连线投影在垂直面的夹角，即为第一测量点在负载重力矩作用下的转角差，确保关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，更精确地确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，确保角度偏差的精准性。

本申请的一种实施例中，检测上述关节的扭矩，包括：检测上述负载的重心的位置，得到第五位置；检测上述关节的旋转中心到重力作用线的垂直距离，得到力臂，上述重力作用线为经过上述第五位置的垂线；根据上述力臂和上述负载的质量计算得到上述关节的扭矩。该实施例中，造成上述关节扭转的力为负载的重力，检测上述关节的旋转中心到重力作用线的垂直距离，即检测上述关节的旋转中心到负载的重力线的垂直距离，即可得到力臂，计算负载的重力和力臂的乘积即可得到上述关节的扭矩。

本申请的一种实施例中，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求，包括：在上述关节的扭转刚度大于或者等于预定扭转刚度的情况下，确定上述关节符合刚度设计要求；在上述关节的扭转刚度小于上述预定扭转刚度的情况下，确定上述关节不符合刚度设计要求。该实施例中，上述关节的扭转刚度大于或者等于预定扭转刚度，则合格，即符合刚度设计要求，否则不合格，即不符合刚度设计要求，上述预定扭转刚度可以根据实际需要进行设定。

本申请的一种实施例中，上述第一测量点与上述关节的旋转中心的距离小于预定距离。该实施例中，上述第一测量点与上述关节的旋转中心的距离越大，受到形变的影响越小，将第一测量点与上述关节的旋转中心的距离控制为小于预定距离，以减小误差，提高角度偏差的精度。

本申请的一种实施例中，上述预定角度为上述机械臂用于抓起负载的一端与上述关节的旋转中心距离最大的旋转角度。该实施例中，上述机械臂用于抓起负载的一端与上述关节的旋转中心距离最大的旋转角度下，上述机械臂处于水平状态，此时的力臂最大，扭矩最大，关节发生的刚度变形最大，检测得到的关节刚度符合刚度设计要求即可保证关节合格。

本申请实施例还提供了一种机器人的关节刚度的检测装置，需要说明的是，本申请实施例的机器人的关节刚度的检测装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于机器人的关节刚度的检测方法。以下对本申请实施例提供的机器人的关节刚度的检测装置进行介绍，上述机器人包括关节和机械臂，上述机械臂的一端与上述关节连接，上述机械臂的另一端用于抓起负载。

图2是根据本申请实施例的机器人的关节刚度的检测装置的示意图。如图2所示，该装置包括：

第一检测单元10，用于控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；

第二检测单元20，用于控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；

第一确定单元30，用于根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差；

第三检测单元40，用于检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；

第二确定单元50，用于根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。

上述机器人的关节刚度的检测装置中，第一检测单元控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；第二检测单元控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；第一确定单元根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；第三检测单元检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；第二确定单元根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该装置在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

本申请的一种实施例中，激光跟踪仪包括检测检测本体和靶球，上述第一检测单元包括第一检测模块、第二检测模块和第一计算模块，其中，上述第一检测模块用于控制上述检测本体检测第一靶球的位置，得到上述第一位置，上述第一靶球为安装在上述第一测量点的上述靶球；上述第二检测模块用于控制上述检测本体检测第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，上述第二靶球、上述第三靶球和上述第四靶球均安装在上述关节的圆弧表面上，且上述第二靶球、上述第三靶球和上述第四靶球的中心不位于一条直线上；上述第一计算模块用于根据上述第二靶球的位置、上述第三靶球的位置和上述第四靶球的位置计算得到上述第二位置。该实施例中，在关节上选取一个测量点，将激光跟踪仪靶球安装座分别安装在上述关节的圆弧表面上，并且用热熔胶将位置固定住，其中，靶球安装座安装在关节对应减速机盖上，靶球安装座中心尽量落在同一半径的圆弧上，之后将第二靶球、第三靶球、第四靶球依次安装在上述关节的圆弧表面上，利用激光跟踪仪分别测量第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，并计算得到第二位置，以保证所测第二位置的准确性。

需要说明的是，以上述激光跟踪仪的中心为原点建立坐标系，上述激光跟踪仪分别测量第一靶球的位置，得到第一位置，即机械臂抓起上述负载的情况下上述第一测量点的坐标，上述激光跟踪仪分别测量第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，得到三个坐标值，根据三个坐标值即可计算所在圆的圆心的坐标，得到第二位置，即机械臂抓起上述负载的情况下上述关节的旋转中心的坐标，同理，也可以测量得到第三位置和第四位置，即机械臂放下上述负载的情况下上述第一测量点的坐标和上述关节的旋转中心的坐标。

本申请的一种实施例中，上述第一确定单元包括第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块，其中，上述第一获取模块用于获取上述第一位置和上述第二位置的连线，得到第一连线；上述第二获取模块用于获取上述第三位置和上述第四位置的连线，得到第二连线；上述第三获取模块用于获取第一投影和第二投影的夹角，得到上述角度偏差，上述第一投影为上述第一连线在预定垂直面的投影，上述第二投影为上述第二连线在预定垂直面的投影，上述预定垂直面为上述关节的旋转轴所在的垂直面。该实施例中，通过分别测量关节第一测量点的以及关节的旋转中心在末端带载时的第一位置和第二位置，末端不带载时的第三位置与第四位置，将第一连线与第二连线投影到关节旋转轴的垂直面，利用向量的点积公式求出两个连线投影在垂直面的夹角，即为第一测量点在负载重力矩作用下的转角差，确保关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，更精确地确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，确保角度偏差的精准性。

本申请的一种实施例中，上述第三检测单元包括第三检测模块、第四检测模块和第二计算模块，其中，上述第三检测模块用于检测上述负载的重心的位置，得到第五位置；上述第四检测模块用于检测上述关节的旋转中心到重力作用线的垂直距离，得到力臂，上述重力作用线为经过上述第五位置的垂线；上述第二计算模块用于根据上述力臂和上述负载的质量计算得到上述关节的扭矩。该实施例中，造成上述关节扭转的力为负载的重力，检测上述关节的旋转中心到重力作用线的垂直距离，即检测上述关节的旋转中心到负载的重力线的垂直距离，即可得到力臂，计算负载的重力和力臂的乘积即可得到上述关节的扭矩。

本申请的一种实施例中，上述第二确定单元包括第一确定模块和第二确定模块，其中，上述第一确定模块用于在上述关节的扭转刚度大于或者等于预定扭转刚度的情况下，确定上述关节符合刚度设计要求；上述第如二确定模块用于在上述关节的扭转刚度小于上述预定扭转刚度的情况下，确定上述关节不符合刚度设计要求。该实施例中，上述关节的扭转刚度大于或者等于预定扭转刚度，则合格，即符合刚度设计要求，否则不合格，即不符合刚度设计要求，上述预定扭转刚度可以根据实际需要进行设定。

本申请的一种实施例中，上述第一测量点与上述关节的旋转中心的距离小于预定距离。该实施例中，上述第一测量点与上述关节的旋转中心的距离越大，受到形变的影响越小，将第一测量点与上述关节的旋转中心的距离控制为小于预定距离，以减小误差，提高角度偏差的精度。

本申请的一种实施例中，上述预定角度为上述机械臂用于抓起负载的一端与上述关节的旋转中心距离最大的旋转角度。该实施例中，上述机械臂用于抓起负载的一端与上述关节的旋转中心距离最大的旋转角度下，上述机械臂处于水平状态，此时的力臂最大，扭矩最大，关节发生的刚度变形最大，检测得到的关节刚度符合刚度设计要求即可保证关节合格。

根据本申请的实施例，提供了一种机器人，包括关节、机械臂和机器人的关节刚度的检测装置，上述检测装置用于执行任意一种上述的方法。

上述机器人中，包括关节、机械臂和机器人的关节刚度的检测装置，第一检测单元控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；第二检测单元控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；第一确定单元根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；第三检测单元检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；第二确定单元根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该机器人在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚本申请的技术方案以及技术效果，以下将结合具体的实施例来说明。

实施例1

本实施例中，上述机器人包括关节和机械臂，上述机械臂的一端与上述关节连接，上述机械臂的另一端用于夹持负载，负载的质量为175kg，机器人的关节刚度的检测方法包括以下步骤：

控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至水平状态，并检测当前上述机械臂上任意一点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置A’和第二位置O’，上述第一位置A’在垂直面的坐标为(924.544，193.8307)，上述第二位置O’在垂直面的坐标为(62.114，-169.16)；

控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置A”和第四位置O”，上述第三位置A”在垂直面的坐标为(923.513，195.4967)，上述第四位置O”在垂直面的坐标为(61.72，-169.023)；

上述第一位置和上述第二位置的连线对应的向量为(924.544-62.114，193.8307-(-169.16))＝(862.43，362.9907)，上述第三位置和上述第四位置的连线对应的向量为(923.513-61.72，195.4967-(-169.023))＝(861.793，364.5197)；

计算上述两个向量的夹角得到角度偏差α＝6.085398518arc.min；

计算关节扭矩M＝175×9.81×(2852.174-62.114)＝4789.835505N·m；

上述关节的扭转刚度K＝M/α＝787.1N·m/arc.min。

上述关节刚度的检测装置包括处理器和存储器，上述第一检测单元、第二检测单元、第一确定单元、第三检测单元和第二确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。

本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤S101，控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；

步骤S102，控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；

步骤S103，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；

步骤S104，检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；

步骤S105，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤S101，控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；

步骤S102，控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；

步骤S103，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；

步骤S104，检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；

步骤S105，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果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计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明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计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的机器人的关节刚度的检测方法中，首先，控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；然后，控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；之后，根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；之后，检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；最后，根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该方法在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

2)、本申请的机器人的关节刚度的检测装置中，第一检测单元控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；第二检测单元控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；第一确定单元根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；第三检测单元检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；第二确定单元根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该装置在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

3)、本申请的机器人中，包括关节、机械臂和机器人的关节刚度的检测装置，第一检测单元控制上述机械臂抓起上述负载，并控制上述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，上述第一测量点为上述机械臂上任意一点；第二检测单元控制上述机械臂放下上述负载，并控制上述关节旋转至上述预定角度，并检测当前上述第一测量点的位置和上述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；第一确定单元根据上述第一位置、上述第二位置、上述第三位置和上述第四位置确定角度偏差，上述角度偏差为上述关节的刚度变形量所造成的；第三检测单元检测上述关节的扭矩，并根据上述扭矩和上述角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度；第二确定单元根据上述关节的扭转刚度确定上述关节是否符合刚度设计要求。该机器人在机械臂抓起和放下负载两种状态下，分别检测第一测量点和关节的旋转中心的位置，即可根据关节刚度变形量对第一测量点和关节的旋转中心的位置的影响，确定关节刚度变形量所造成的角度偏差，并检测机械臂抓起负载时关节的扭矩，从而扭矩和角度偏差计算得到上述关节的扭转刚度，即可将扭转刚度与设计要求的扭转刚度进行比较，确定关节的扭转刚度是否符合设计要求，解决了现有技术中难以确定机器人的关节刚度是否符合设计要求。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人的关节刚度的检测方法，其特征在于，所述机器人包括关节和机械臂，所述机械臂的一端与所述关节连接，所述机械臂的另一端用于夹持负载，所述方法包括：

控制所述机械臂抓起所述负载，并控制所述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，所述第一测量点为所述机械臂上任意一点；

控制所述机械臂放下所述负载，并控制所述关节旋转至所述预定角度，并检测当前所述第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；

根据所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置确定角度偏差，所述角度偏差为所述关节的刚度变形量所造成的；

检测所述关节的扭矩，并根据所述扭矩和所述角度偏差计算得到所述关节的扭转刚度；

根据所述关节的扭转刚度确定所述关节是否符合刚度设计要求，根据所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置确定角度偏差，包括：获取所述第一位置和所述第二位置的连线，得到第一连线；获取所述第三位置和所述第四位置的连线，得到第二连线；获取第一投影和第二投影的夹角，得到所述角度偏差，所述第一投影为所述第一连线在预定垂直面的投影，所述第二投影为所述第二连线在预定垂直面的投影，所述预定垂直面为所述关节的旋转轴所在的垂直面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光跟踪仪包括检测本体和靶球，检测当前第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，包括：

控制所述检测本体检测第一靶球的位置，得到所述第一位置，所述第一靶球为安装在所述第一测量点的所述靶球；

控制所述检测本体检测第二靶球的位置、第三靶球的位置和第四靶球的位置，所述第二靶球、所述第三靶球和所述第四靶球均安装在所述关节的圆弧表面上，且所述第二靶球、所述第三靶球和所述第四靶球的中心不位于一条直线上；

根据所述第二靶球的位置、所述第三靶球的位置和所述第四靶球的位置计算得到所述第二位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述关节的扭矩，包括：

检测所述负载的重心的位置，得到第五位置；

检测所述关节的旋转中心到重力作用线的垂直距离，得到力臂，所述重力作用线为经过所述第五位置的垂线；

根据所述力臂和所述负载的质量计算得到所述关节的扭矩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述关节的扭转刚度确定所述关节是否符合刚度设计要求，包括：

在所述关节的扭转刚度大于或者等于预定扭转刚度的情况下，确定所述关节符合刚度设计要求；

在所述关节的扭转刚度小于所述预定扭转刚度的情况下，确定所述关节不符合刚度设计要求。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一测量点与所述关节的旋转中心的距离小于预定距离。

6.根据权利要求1至4任一项中所述的方法，其特征在于，所述预定角度为所述机械臂用于抓起负载的一端与所述关节的旋转中心距离最大的旋转角度。

7.一种机器人的关节刚度的检测装置，其特征在于，所述机器人包括关节和机械臂，所述机械臂的一端与所述关节连接，所述机械臂的另一端用于抓起负载，所述装置包括：

第一检测单元，用于控制所述机械臂抓起所述负载，并控制所述关节旋转至预定角度，并检测当前第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第一位置和第二位置，所述第一测量点为所述机械臂上任意一点；

第二检测单元，用于控制所述机械臂放下所述负载，并控制所述关节旋转至所述预定角度，并检测当前所述第一测量点的位置和所述关节的旋转中心的位置，分别得到第三位置和第四位置；

第一确定单元，用于根据所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置确定角度偏差；

第三检测单元，用于检测所述关节的扭矩，并根据所述扭矩和所述角度偏差计算得到所述关节的扭转刚度；

第二确定单元，用于根据所述关节的扭转刚度确定所述关节是否符合刚度设计要求，所述第一确定单元包括第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块，其中，所述第一获取模块用于获取所述第一位置和所述第二位置的连线，得到第一连线；所述第二获取模块用于获取所述第三位置和所述第四位置的连线，得到第二连线；所述第三获取模块用于获取第一投影和第二投影的夹角，得到所述角度偏差，所述第一投影为所述第一连线在预定垂直面的投影，所述第二投影为所述第二连线在预定垂直面的投影，所述预定垂直面为所述关节的旋转轴所在的垂直面。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。

9.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。

10.一种机器人，包括关节、机械臂和机器人的关节刚度的检测装置，其特征在于，所述检测装置用于执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。