CN116277019A - 一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置 - Google Patents

一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置，其中方法包括：控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；基于待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；依据流水线坐标系和机器人坐标系，获取流水线坐标系到机器人坐标系的标定矩阵，得到机器人末端与流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。通过充分利用机器人现有检测信息，实现了机器人与流水线相对位置的自动检测，无需人工干预，极大地提高了检测精度，提升了检测效率，降低了机器人安装过程的调试时间和调试成本。

Description

一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置。
背景技术
目前，机器人与流水线配合作业已经很普遍，效率高、减少人工上下料搬运工作、品质一致性强。但机器人安装时，如何确定机器人与流水线的相对位置是一个问题。目前主要依靠人工使用卷尺、激光测距传感器之类的工具进行测量，一方面，测量流程繁琐且精度不高，还需要试机看效果才能确定；另一方面，现场可能比较杂乱，堆积物品较多，使得测量工作难以直接进行。因此，机器人与流水线之间相对位置的安装调试费时费力且成本较高。
以吊挂线为例，一般需要先测量感应开关与机器人之间的相对位置关系，以便机器人控制系统决定待加工工件在感应触发点触发感应开关后流水线再向前移动多长距离控制机器人开始工作。目前，上述位置测量基本是通过人工使用卷尺测量，而现场环境比较恶劣且存在安全隐患，并不便于人工操作；同时，在机器人现场安装时需要反复调试以得到比较精确的参数，费时费力，施工效率过低。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置，充分利用机器人现有检测信息，实现了机器人与流水线相对位置的自动检测，无需人工干预，极大地提高了检测精度，提升了检测效率，降低了机器人安装过程的调试时间和调试成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种机器人与流水线相对位置检测方法，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，包括如下步骤：
控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；
基于所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；
依据所述流水线坐标系和所述机器人坐标系，获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵，得到所述机器人末端与所述流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。
进一步地，所述分别获取所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，包括：
控制所述机器人末端按照第一预设轨迹移动，得到三个不共线的第一末端轨迹点及所述第一末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息；
分别获取所述拉线传感器出线端与三个所述第一末端轨迹点的距离值；
依据三个所述第一末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息及与所述拉线传感器出线端的距离值，计算所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，得到所述待加工位置在所述机器人坐标系中的坐标信息及所述拉线传感器沿所述流水线移动预设距离后在所述机器人坐标系中的坐标信息。
进一步地，所述构建流水线坐标系，包括：
基于所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，以所述流水线行进方向建立所述流水线坐标系的Y轴方向；
以竖直方向建立所述流水线坐标系的Z轴方向；
基于所述Y轴方向和所述Z轴方向建立所述流水线坐标系的X轴方向；
以所述Y轴方向与所述机器人坐标系原点位置相对应的位置建立所述流水线坐标系的坐标原点。
进一步地，所述获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵，包括：
获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的姿态旋转矩阵
Figure SMS_1
，
Figure SMS_2
，/>
Figure SMS_3
为所述流水线坐标系的X轴方向，/>
Figure SMS_4
为所述流水线坐标系的Y轴方向，/>
Figure SMS_5
为所述流水线坐标系的Z轴方向；
获取所述流水线坐标系原点
Figure SMS_6
的位置矩阵/>
Figure SMS_7
；
基于所述姿态旋转矩阵和所述坐标原点位置矩阵，得到所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵
Figure SMS_8
，/>
Figure SMS_9
。
进一步地，所述控制拉线传感器沿流水线移动之前，还包括：
对所述机器人坐标系进行校准。
进一步地，所述对所述机器人坐标系进行校准，包括：
控制水平标定台顶部固设的拉线传感器移动，得到三个不共线的所述拉线传感器出线端轨迹点与所述机器人末端的距离值；
依据所述机器人末端在所述机器人坐标系中的坐标信息，结合所述距离值计算所述出线端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息；
基于三个所述出线端轨迹点的坐标信息，得到所述机器人坐标系中的所述水平标定台顶部水平面的竖直方向向量；
基于所述竖直方向向量，对所述机器人坐标系进行校准；
其中，所述拉线传感器可沿顶部预设导轨往复移动，所述拉线传感器的拉线端与所述机器人末端连接。
进一步地，所述依据所述机器人末端在所述机器人坐标系中的坐标信息并结合所述距离值计算所述出线端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息，包括：
控制所述机器人末端按照第二预设轨迹移动，得到三个不共线的第二末端轨迹点及所述第二末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息；
分别获取所述拉线传感器出线端与三个所述第二末端轨迹点的距离值；
依据三个所述第二末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息及与所述拉线传感器出线端的距离值，计算所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息。
相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种机器人与流水线相对位置检测装置，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，包括：
坐标信息计算模块，其用于控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；
坐标系构建模块，其用于基于所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；
相对位置信息获取模块，其用于依据所述流水线坐标系和所述机器人坐标系，获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵，得到所述机器人末端与所述流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。
相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述机器人与流水线相对位置检测方法。
相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述机器人与流水线相对位置检测方法。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
1、可以实现对机器人与吊挂线之间的相对位置及姿态关系自动检测，无需人工测量；
2、充分利用了如机器人自身、吊挂线上的编码器与感应开关等现有零部件，所需的硬件成本较低；
3、充分利用了如机器人自身、流水线等现有零部件已有的信息，测量过程无人工干预，检测精度较高；
4、降低现场调试人员的工作难度，大幅缩短现场施工安装的调试时间极大提高了调试效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的机器人与流水线相对位置检测原理示意图；
图2是本发明实施例提供的机器人与流水线相对位置检测流程图；
图3是本发明实施例提供的机器人坐标系校准方法示意图；
图4是本发明实施例提供的机器人与流水线相对位置检测装置模块框图。
附图标记：
1、坐标信息计算模块，2、坐标系构建模块，3、相对位置信息获取模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，机器人配合吊挂形式的流水线工作（不限于吊挂形式，也适用于地轨形式的流水线），工件通过治具悬挂于吊挂线上。在机器人工作区域，吊挂线一般处于水平直线状态，有利于机器人充分发挥工作效率。一般情况下，吊挂线与机器人配合作业时，会安装有一个位移测量装置如编码器，用于实时测量吊挂线移动位置值；在机器人工作区域前一段距离，会安装有光电感应开关或机械式感应开关等传感器，以记录工件位置，待工件随着吊挂线移动至合适位置时，机器人即开始作业并完成一些喷涂工序等工作。上述编码器可以使用拉线传感器，也可以采用无线式的距离传感器。
请参照图1和图2，本发明实施例的第一方面提供了一种机器人与流水线相对位置检测方法，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，包括如下步骤：
步骤S200，控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息。
步骤S300，基于待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系。
步骤S400，依据流水线坐标系和机器人坐标系，获取流水线坐标系到机器人坐标系的标定矩阵，得到机器人末端与流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。
进一步地，步骤S200中，分别获取待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，包括：
步骤S210，控制机器人末端按照第一预设轨迹移动，得到三个不共线的第一末端轨迹点及第一末端轨迹点在机器人坐标系中的坐标信息。
步骤S220，分别获取拉线传感器出线端与三个第一末端轨迹点的距离值。
步骤S230，依据三个第一末端轨迹点在机器人坐标系中的坐标信息及与拉线传感器出线端的距离值，计算拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，得到待加工位置在机器人坐标系中的坐标信息及拉线传感器沿流水线移动预设距离后在机器人坐标系中的坐标信息。
进一步地，步骤S300中，构建流水线坐标系，包括：
步骤S310，基于待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，以流水线行进方向建立流水线坐标系的Y轴方向。
步骤S320，以竖直方向建立流水线坐标系的Z轴方向。
步骤S330，基于Y轴方向和Z轴方向建立流水线坐标系的X轴方向。
步骤S340，以Y轴方向与机器人坐标系原点位置相对应的位置建立流水线坐标系的坐标原点。
进一步地，步骤S400中，获取流水线坐标系到机器人坐标系的标定矩阵，包括：
步骤S410，获取流水线坐标系到机器人坐标系的姿态旋转矩阵
Figure SMS_10
，
Figure SMS_11
，/>
Figure SMS_12
为流水线坐标系的X轴方向，/>
Figure SMS_13
为流水线坐标系的Y轴方向，/>
Figure SMS_14
为流水线坐标系的Z轴方向。
步骤S420，获取流水线坐标系原点
Figure SMS_15
的位置矩阵/>
Figure SMS_16
。
步骤S430，基于姿态旋转矩阵和坐标原点，得到流水线坐标系到机器人坐标系的标定矩阵
Figure SMS_17
，/>
Figure SMS_18
。
下面，如图1所示，以一个具体实施例对上述检测方法进行详细说明，在吊挂线中的某一治具杆上安装一标记，形成标定治具杆。当标定治具杆随着吊挂线移动通过工件感应触发点时，锁存当前吊挂线位置值W；然后，使其随吊挂线继续移动，达到机器人的工作区域时吊挂线暂停，再次锁存当前吊挂线位置值P1，W与P1两个点之间距离可记为P1W。
将拉线传感器通过快速接插机构安装在标定治具杆上，拉线拉出后连接至机器人末端。移动机器人末端，利用步骤S200中的计算方法，通过测量计算可得到机器人坐标系下P1点坐标
Figure SMS_19
；再次开启吊挂线，使其向前移动一定距离到达P2点后暂停，重复步骤S200中的计算过程，通过测量计算得到机器人坐标系系下P2点坐标
Figure SMS_20
。
构建流水线坐标系{D}，以吊挂线行进方向即向量
Figure SMS_21
方向建立流水线坐标系Y轴方向，以竖直方向作为Z轴方向。
因此，吊挂线坐标系{D}的Y轴方向向量在机器人坐标系{B}中表达为
Figure SMS_22
。吊挂线坐标系{D}的Z轴方向向量在机器人坐标系{B}中表达为/>
Figure SMS_23
，Z轴向量代表机器人安装底座的倾斜程度，如有倾斜则会导致机器人坐标系Z轴与竖直方向不一定完全一致。流水线坐标系{D}的X轴方向向量在机器人坐标系{B}中表达为
Figure SMS_24
。因此，吊挂线坐标系{D}到机器人坐标系{B}的姿态旋转矩阵/>
Figure SMS_25
为：
Figure SMS_26
。
然后，确定流水线坐标系的坐标原点，将吊挂线坐标系坐标原点
Figure SMS_27
在Y方向上与机器人坐标系原点对齐，坐标原点/>
Figure SMS_28
在机器人坐标系下坐标值为/>
Figure SMS_29
，由于坐标原点/>
Figure SMS_30
位于直线P1P2上，可计算出坐标原点/>
Figure SMS_31
的坐标信息，即
Figure SMS_32
；
其中，
Figure SMS_33
代表的是机器人与吊挂线安装位置上的相对关系。
由上可得，机器人坐标系{B}在流水线坐标系{D}中的标定矩阵为：
Figure SMS_34
。
标定矩阵表达了机器人的安装位置及旋转参数，以供机器人控制系统校正轨迹时使用。
根据坐标原点
Figure SMS_35
的坐标信息可以得到/>
Figure SMS_36
与/>
Figure SMS_37
沿流水线方向上的距离，叠加/>
Figure SMS_38
与W点之间的距离即可得到工件从感应触发点/>
Figure SMS_39
到流水线坐标系坐标原点/>
Figure SMS_40
的距离
Figure SMS_41
。根据该距离值以及示教轨迹，机器人控制系统可以得到工件在感应触发点触发感应开关后等待流水线再向前的距离，以控制机器人开始工作。
此外，在机器人现场安装时，需要反复调试以得到比较精确的参数，耗费人工较多。而对于一些参数比如机器人底座的倾斜程度相关的参数，由于本身比较微小，人工很难测量。再如，机器人坐标系原点与吊挂线坐标系原点的相对位置关系，由于本身并无明确的物理位置，使得测量基本无从下手，只能通过反复设置不同值且开机试错，以得到比较准确的值，耗费时间较多。因此，需要对机器人底座倾斜导致机器人坐标系的偏差值进行检测和校准。
具体的，在本发明实施例的另一个具体实施中，步骤S200中的控制拉线传感器沿流水线移动之前，还包括：
步骤S100，对机器人坐标系进行校准。
具体的，步骤S100中的对机器人坐标系进行校准，包括：
步骤S110，控制水平标定台顶部固设的拉线传感器移动，得到三个不共线的拉线传感器出线端轨迹点与机器人末端的距离值。
步骤S120，依据机器人末端在机器人坐标系中的坐标信息，结合距离值计算出线端轨迹点在机器人坐标系中的坐标信息。
步骤S130，基于三个出线端轨迹点的坐标信息，得到机器人坐标系中的水平标定台顶部水平面的竖直方向向量。
步骤S140，基于竖直方向向量，对机器人坐标系进行校准；
其中，拉线传感器可沿顶部预设导轨往复移动，拉线传感器的拉线端与机器人末端连接。
如图3所示的一个水平可调节的水平标定台，使用水平仪等测量仪器，将标定台平面调节至水平状态。标定台上安装拉线传感器，拉线拉出后连接至机器人末端。
进一步地，步骤S120中，依据机器人末端在机器人坐标系中的坐标信息并结合距离值计算出线端轨迹点在机器人坐标系中的坐标信息，包括：
步骤S121，控制机器人末端按照第二预设轨迹移动，得到三个不共线的第二末端轨迹点及第二末端轨迹点在机器人坐标系中的坐标信息。
步骤S122，分别获取拉线传感器出线端与三个第二末端轨迹点的距离值。
步骤S123，依据三个第二末端轨迹点在机器人坐标系中的坐标信息及与拉线传感器出线端的距离值，计算拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息。
具体的，如图3中所示，将拉线传感器出线端固定于H1点，操作机器人运动，使机器人末端在空间中到达不共线的三个点A1、A2、A3，其在机器人坐标系中的坐标依次为
Figure SMS_42
、/>
Figure SMS_43
、/>
Figure SMS_44
。通过拉线传感器可以测量得到H1至A1、A2、A3三个点的距离，距离值依次为L1、L2、L3。H1点在机器人坐标系下的坐标为
Figure SMS_45
根据几何关系可以得到以下三个式子：
Figure SMS_46
Figure SMS_47
Figure SMS_48
通过计算可得到H1点在机器人坐标系下的坐标
Figure SMS_49
。一般存在两组解，取竖直方向较小的一组解即可。
移动水平标定台上的拉线传感器，使得拉线传感器出口位于点H2、H3，重复以上过程，得到H2、H3在机器人坐标系下的坐标值，计算可得矢量
Figure SMS_50
和/>
Figure SMS_51
。由于H1、H2、H3三个点位于同一水平面，根据右手螺旋定则可以得水平面法相向量即空间竖直方向的向量在机器人坐标系下的表达为：
Figure SMS_52
。
如果机器人底座安装在水平面上，则机器人坐标系严格水平，其Z轴方向应该处于竖直状态，即此时向量
Figure SMS_53
应该与机器人坐标系Z轴平行，否则说明机器人底座安装存在偏差。
相应地，请参照图4，本发明实施例的第二方面提供了一种机器人与流水线相对位置检测装置，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，包括：
坐标信息计算模块1，其用于控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；
坐标系构建模块2，其用于基于待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；
相对位置信息获取模块3，其用于依据流水线坐标系和机器人坐标系，获取流水线坐标系到机器人坐标系的标定矩阵，得到机器人末端与流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。
进一步地，上述机器人与流水线相对位置检测装置中的各个模块可以细化为若干个单元或子单元，以完成机器人与流水线相对位置检测方法中的细化步骤，本申请在此不再赘述。
相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器连接的存储器；其中，存储器存储有可被一个处理器执行的指令，指令被一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述机器人与流水线相对位置检测方法。
相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述机器人与流水线相对位置检测方法。
本发明实施例旨在保护一种机器人与流水线相对位置检测方法及装置，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，其中方法包括：控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；基于待加工位置及移动预设距离后的拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；依据流水线坐标系和机器人坐标系，获取流水线坐标系到机器人坐标系的标定矩阵，得到机器人末端与流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。上述技术方案具备如下效果：
1、可以实现对机器人与吊挂线之间的相对位置及姿态关系自动检测，无需人工测量；
2、充分利用了如机器人自身、吊挂线上的编码器与感应开关等现有零部件，所需的硬件成本较低；
3、充分利用了如机器人自身、流水线等现有零部件已有的信息，测量过程无人工干预，检测精度较高；
4、降低现场调试人员的工作难度，大幅缩短现场施工安装的调试时间极大提高了调试效率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，包括如下步骤：
控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；
基于所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；
依据所述流水线坐标系和所述机器人坐标系，获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵，得到所述机器人末端与所述流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。
2.根据权利要求1所述的机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，所述分别获取所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，包括：
控制所述机器人末端按照第一预设轨迹移动，得到三个不共线的第一末端轨迹点及所述第一末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息；
分别获取所述拉线传感器出线端与三个所述第一末端轨迹点的距离值；
依据三个所述第一末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息及与所述拉线传感器出线端的距离值，计算所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，得到所述待加工位置在所述机器人坐标系中的坐标信息及所述拉线传感器沿所述流水线移动预设距离后在所述机器人坐标系中的坐标信息。
3.根据权利要求1所述的机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，所述构建流水线坐标系，包括：
基于所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，以所述流水线行进方向建立所述流水线坐标系的Y轴方向；
以竖直方向建立所述流水线坐标系的Z轴方向；
基于所述Y轴方向和所述Z轴方向建立所述流水线坐标系的X轴方向；
以所述Y轴方向与所述机器人坐标系原点位置相对应的位置建立所述流水线坐标系的坐标原点。
4.根据权利要求1所述的机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，所述获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵，包括：
获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的姿态旋转矩阵
Figure QLYQS_1
，/>
Figure QLYQS_2
，/>
Figure QLYQS_3
为所述流水线坐标系的X轴方向，/>
Figure QLYQS_4
为所述流水线坐标系的Y轴方向，/>
Figure QLYQS_5
为所述流水线坐标系的Z轴方向；
获取所述流水线坐标系原点
Figure QLYQS_6
的位置矩阵/>
Figure QLYQS_7
；
基于所述姿态旋转矩阵和所述坐标原点位置矩阵，得到所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵
Figure QLYQS_8
，/>
Figure QLYQS_9
。
5.根据权利要求1所述的机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，所述控制拉线传感器沿流水线移动之前，还包括：
对所述机器人坐标系进行校准。
6.根据权利要求5所述的机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，所述对所述机器人坐标系进行校准，包括：
控制水平标定台顶部固设的拉线传感器移动，得到三个不共线的所述拉线传感器出线端轨迹点与所述机器人末端的距离值；
依据所述机器人末端在所述机器人坐标系中的坐标信息，结合所述距离值计算所述出线端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息；
基于三个所述出线端轨迹点的坐标信息，得到所述机器人坐标系中的所述水平标定台顶部水平面的竖直方向向量；
基于所述竖直方向向量，对所述机器人坐标系进行校准；
其中，所述拉线传感器可沿顶部预设导轨往复移动，所述拉线传感器的拉线端与所述机器人末端连接。
7.根据权利要求6所述的机器人与流水线相对位置检测方法，其特征在于，所述依据所述机器人末端在所述机器人坐标系中的坐标信息并结合所述距离值计算所述出线端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息，包括：
控制所述机器人末端按照第二预设轨迹移动，得到三个不共线的第二末端轨迹点及所述第二末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息；
分别获取所述拉线传感器出线端与三个所述第二末端轨迹点的距离值；
依据三个所述第二末端轨迹点在所述机器人坐标系中的坐标信息及与所述拉线传感器出线端的距离值，计算所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息。
8.一种机器人与流水线相对位置检测装置，其特征在于，拉线传感器设置于流水线上，其拉线端与机器人末端连接，包括：
坐标信息计算模块，其用于控制拉线传感器沿流水线移动，分别获取待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在机器人坐标系中的坐标信息；
坐标系构建模块，其用于基于所述待加工位置及移动预设距离后的所述拉线传感器出线端在所述机器人坐标系中的坐标信息，构建流水线坐标系；
相对位置信息获取模块，其用于依据所述流水线坐标系和所述机器人坐标系，获取所述流水线坐标系到所述机器人坐标系的标定矩阵，得到所述机器人末端与所述流水线上待加工位置及感应触发点的相对位置信息。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的机器人与流水线相对位置检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的机器人与流水线相对位置检测方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08210816A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Fanuc Ltd ロボット−視覚センサシステムにおいてセンサ座標系とロボット先端部の関係を定める座標系結合方法
CN108555423A (zh) * 2018-01-16 2018-09-21 中国计量大学 三维焊缝自动识别装置及方法
CN110948522A (zh) * 2019-11-19 2020-04-03 南京熊猫电子股份有限公司 一种基于拉线旋转传感器的工业机器人空间位姿测量机构及测量方法
CN114406991A (zh) * 2022-02-21 2022-04-29 天津工业大学 基于拉线式编码器的工业机器人标定与空间位置测量方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08210816A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Fanuc Ltd ロボット−視覚センサシステムにおいてセンサ座標系とロボット先端部の関係を定める座標系結合方法
CN108555423A (zh) * 2018-01-16 2018-09-21 中国计量大学 三维焊缝自动识别装置及方法
CN110948522A (zh) * 2019-11-19 2020-04-03 南京熊猫电子股份有限公司 一种基于拉线旋转传感器的工业机器人空间位姿测量机构及测量方法
CN114406991A (zh) * 2022-02-21 2022-04-29 天津工业大学 基于拉线式编码器的工业机器人标定与空间位置测量方法

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