[發明專利]基于LABVIEW的協作機器人可達域測試系統和方法

有效

• 申請號: 202010824910.7
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111941463B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 沈文婷;孟敏銳;鄭軍奇
• 申請（專利權）人: 上海機器人產業技術研究院有限公司;上海電器科學研究所(集團)有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J9/16
• 代理公司: 上海璀匯知識產權代理事務所(普通合伙) 31367
• 代理人: 王文穎

本發明的一個技術方案是提供了一種基于LABVIEW的協作機器人可達域測試系統。本發明的另一個技術方案是提供了一種基于LABVIEW的協作機器人可達域測試方法。本發明依托于半實物仿真技術和機器人控制技術，使用機器人反向運動學函數計算一個范圍內的空間坐標點是否可達，并根據機器人實際的運行狀態和位置到達情況，來驗證機器人的可達域。此外，通過形成坐標點集的方式，使用半實物仿真技術實現坐標點的自動化遍歷與可達點的記錄，并通過直接調用機器人的反向運動學函數，在一定范圍內可以檢測出機器人在兩點之間的可達問題以及單個點的可達問題，提高了測試效率。最后，根據可達域測試的可達點記錄，計算出機器人的空間可達覆蓋率。

技術領域

本發明涉及一種用于測試機器人可達域指標的測試系統以及采用該測試系統的測試方法。

背景技術

目前，協作機器人得到了越來越廣泛的應用，例如焊接、搬運、機器維修等場合。如果需要人機協作的場合，那么就需要對機器人的活動范圍進行限定，以保證操作人員的人身安全。機器人的位置限定方式主要通過各軸的關節角度，例如某6軸協作機器人的位置范圍限定為每軸均為(-170，170)，并且設置力矩控制，當遇到特定閾值的力阻擋時，機器人會采取急停措施。那么，如何明確的了解機器人的活動范圍或者工作空間，就成為一個重要的討論話題。傳統的可達域測試，主要是以可達性包絡，或者選擇重要的坐標點進行確認。

可達域概念存在兩種現象：第一個現象是兩個點之間的可達現象，第二個現象是某個點的可達現象。針對第一個現象，現方的測試方式是通過列舉兩個點，觀察兩個點之間是可達還是不可達來進行判斷，但這樣的方式會帶來很大的工作量，且效率比較低。針對第二種現象，現有的測試方式是通過向機器人發送控制指令，觀察機器人是否可達來進行判斷，同樣存在效率比較低的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：目前測試機器人可達域的方法效率比較低。

為了解決上述技術問題，本發明的一個技術方案是提供了一種基于LABVIEW的協作機器人可達域測試系統，所述協作機器人包括機器人控制器及由機器人控制的機械臂，機器人控制器通過以太網輸出模塊一向可達域測試系統反饋機器人狀態數據，機器人控制器還通過以太網輸入模塊一接收可達域測試系統發出的控制指令，其特征在于，所述可達域測試系統構建于LABVIEW平臺，包括：

坐標點集生成模塊，依據機械臂末端的活動空間限定方式，生成與該活動空間相對應的空間球體的多個坐標點或與該活動空間目標截面相對應的空間球體某個圓形平面的多個坐標點，每個坐標點對應機械臂末端的一個理想位置，所有坐標點組成坐標點集；

坐標點集驗證模塊，使用圖形生成工具利用坐標點集生成模塊生成的坐標點集進行圖形繪制，判斷繪制得到的圖形是否為空間球體或是否為圓形區域，若不是，則通知坐標點集生成模塊重新生成坐標點集；

機器人末端位置發送模塊，與以太網輸出模塊二相連，以太網輸出模塊二與以太網輸入模塊一建立數據通信，機器人末端位置發送模塊將經過坐標點集驗證模塊的坐標點集中的各坐標點轉換為機器人控制器可識別的坐標格式，形成機器人可識別的坐標點集，機器人末端位置發送模塊一方面將機器人可識別的坐標點集發送給可達域測試模塊，另一方面機器人末端位置發送模塊接收可達域測試模塊反饋的所有不可達坐標點，將不可達坐標點通過太網輸出模塊二、以太網輸入模塊一發送至機器人控制器；

可達域測試模塊，用于：直接調用協作機器人所使用的反向運動學函數，利用該反向運動學函數解析接收自機器人末端位置發送模塊的機器人可識別的坐標點集中的各坐標點，判斷各坐標點是否可達，所有判斷為可達的坐標點組成可達坐標點集，所有判斷為不可達的坐標點組成不可達坐標點集，將可達坐標點集、不可達坐標點集發送至可達域繪制模塊，將判斷為不可達的所有坐標反饋給機器人末端位置發送模塊；