[發明專利]工業機器人傳送帶動態跟蹤涂膠方法

有效

• 申請號: 202010060120.6
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111347423B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 袁藝騁;洪鷹;肖聚亮;孫譽博;王國棟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;B25J19/02
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王海濱

本發明提出了一種工業機器人傳送帶動態跟蹤涂膠方法，該方法可以使工業機器人在傳送帶上的涂膠物體到達操作范圍后，定位到物體并且進行跟蹤。在機器人與物體相對靜止后實現對物體輪廓的涂膠操作。整個過程傳送帶無需停止。具體的方案設計包括以下幾個階段：物體剛開始進入機器人操作范圍，機器人得到物體位置后定位物體，此時機器人是點到點運動；機器人定位到物體之后開始跟蹤物體，直到與物體相對靜止；機器人保持與物體相對靜止同時實現對物體輪廓的涂膠操作，此時機器人是連續軌跡運動。本發明能夠實現在傳送帶不停止的情況下跟蹤物體涂膠，避免了傳送帶因頻繁啟停的損耗，提高了生產效率，節約了成本。

技術領域

本發明屬于工業機器人控制技術領域，具體涉及一種工業機器人傳送帶動態跟蹤涂膠方法。

背景技術

工業機器人廣泛應用于工業自動化生產中。為了提高工作效率,降低生產成本,避免機器頻繁啟停的損耗,傳送帶需要時刻保持移動且工業機器人必須隨著傳送帶一起運動，同時還得進行分揀、焊接、涂膠等工作。工業機器人需根據視覺系統以及編碼器獲得傳送帶上物體的位置和速度，以便對目標物體進行位置的實時同步和跟蹤,最終完成分揀、焊接、涂膠等工作。

現在大部分的工業涂膠工作是依靠人工操作，人力成本大大增加，工作效率也得不到提高。因此使用機器人替代人力工作顯得極其重要。目前使用機器人進行涂膠作業的實現方式比較簡單，當傳送帶上的物體移動到指定工位時，傳送帶停止運行，機器人定位到物體后實現靜態涂膠，然后傳送帶繼續移動。這種方式雖然簡單實用，但存在增加傳送帶損耗、工作效率低下、機器人等待時間過長等缺點。還有方法提出機器視覺輔助機器人進行實時跟蹤與操作，相機每個周期循環拍攝物體位置與輪廓傳送給機器人。這種方法對相機的硬件要求非常高，對采集圖像時的光照要求嚴苛，最后的圖像處理算法極其復雜，在實用性方面還有待考證。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種工業機器人傳送帶動態跟蹤涂膠方法。該方法可以使工業機器人在傳送帶上的涂膠物體到達操作范圍后，定位到物體并且進行跟蹤。在機器人與物體相對靜止后實現對物體輪廓的涂膠操作。整個過程傳送帶無需停止

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種工業機器人傳送帶動態跟蹤涂膠方法，包括以下步驟：

步驟一：開始跟蹤涂膠工作之前，進行傳送帶標定和相機標定，將相機位置和傳送帶坐標系轉換至機器人坐標系，實現對傳送帶上的目標物體的坐標位置進行轉換，轉換后的所有位置都基于機器人坐標系；

步驟二：當目標物體進入機器人操作范圍時，此時相機拍攝到物體的位置P，編碼器讀取到傳送帶速度V，將其發送給機器人；經過坐標轉換后，機器人得到其自身坐標系下的目標物體位置Po₁；

步驟三：機器人從等待位置Po₀移動到開始跟蹤位置Po₂，此過程運用機器人逆運動學，將Po₀和Po₂的坐標逆解到每一個關節，在關節坐標系下運用五次多項式曲線進行軌跡規劃，實現點到點的快速移動；

步驟四：當機器人已經移動到開始跟蹤位置Po₂，此時可對目標物體進行跟蹤，跟蹤過程需要不斷縮小機器人與目標物體的距離，使得機器人與目標物體處于相對靜止狀態，本步驟采用PID形式跟蹤算法，設任意t時刻，機器人的位置為P_t0，目標物體的位置為P_tf，則兩者的誤差為

ε(t)＝P_tf-P_t0

則調整參量為

其中K_p是比例系數，T_i為積分時間常數，T_d為微分時間常數，則任意時刻t發送給機器人的位置為