[發(fā)明專利]一種基于超球面的編碼器校準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210293749.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN114734435B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田兆鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州艾利特機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J19/00;G01D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于超球面的編碼器校準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)，所述方法包括：S1、獲取機(jī)器人上電后的初始關(guān)節(jié)角度和初始姿態(tài)；S2、根據(jù)機(jī)器人的初始姿態(tài)，基于超球面搜索滿足預(yù)設(shè)的搜索范圍和預(yù)設(shè)的搜索條件的機(jī)器人姿態(tài)，將關(guān)節(jié)角度變化量最小的機(jī)器人姿態(tài)作為目標(biāo)姿態(tài)；S3、規(guī)劃機(jī)器人從初始姿態(tài)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)姿態(tài)的速度曲線，根據(jù)球面線性插值獲取機(jī)器人每個(gè)插補(bǔ)周期的姿態(tài)并據(jù)此獲取各周期的關(guān)節(jié)插補(bǔ)量，機(jī)器人根據(jù)各周期的關(guān)節(jié)插補(bǔ)量運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)姿態(tài)，運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)編碼器的零位進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明具體實(shí)施例的有益效果在于：機(jī)器人上電后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)編碼器的零位校準(zhǔn)，機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)范圍可控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超球面的編碼器校準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人包括傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人和新型的協(xié)作機(jī)器人，機(jī)器人包括多個(gè)關(guān)節(jié)以作為其動(dòng)力源，通過對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制。機(jī)器人關(guān)節(jié)設(shè)置有編碼器，編碼器能夠檢測關(guān)節(jié)角度信息。

通常來說，機(jī)器人自動(dòng)存儲(chǔ)有編碼器的零位信息，但是，機(jī)器人自己存儲(chǔ)的零位信息準(zhǔn)確性不佳，需要進(jìn)行校準(zhǔn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過用戶使用標(biāo)定工裝等方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人編碼器的零位校準(zhǔn)，但操作較為復(fù)雜，尤其是針對(duì)大批量使用機(jī)器人的場景，將增加用戶的時(shí)間成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于超球面的編碼器校準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人的編碼器存儲(chǔ)的零位信息不準(zhǔn)確的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼器零位的自動(dòng)校準(zhǔn)，同時(shí)保證校準(zhǔn)過程中機(jī)器人末端的姿態(tài)變化范圍可控。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案：一種基于超球面的編碼器校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于機(jī)器人，包括如下步驟：S1、獲取機(jī)器人上電后的初始關(guān)節(jié)角度和初始姿態(tài)；S2、根據(jù)機(jī)器人的初始姿態(tài)，基于超球面搜索滿足預(yù)設(shè)的搜索范圍和預(yù)設(shè)的搜索條件的機(jī)器人姿態(tài)，將關(guān)節(jié)角度變化量最小的機(jī)器人姿態(tài)作為目標(biāo)姿態(tài)；S3、規(guī)劃機(jī)器人從初始姿態(tài)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)姿態(tài)的速度曲線，根據(jù)球面線性插值獲取機(jī)器人每個(gè)插補(bǔ)周期的姿態(tài)并據(jù)此獲取各周期的關(guān)節(jié)插補(bǔ)量，機(jī)器人根據(jù)各周期的關(guān)節(jié)插補(bǔ)量運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)姿態(tài)，運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)編碼器的零位進(jìn)行校準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，所述方法還包括：S4、完成編碼器的零位校準(zhǔn)后，控制機(jī)器人根據(jù)所述各周期的關(guān)節(jié)插補(bǔ)量從目標(biāo)姿態(tài)回到初始姿態(tài)。

進(jìn)一步的，步驟S2還包括：以初始姿態(tài)為中心，根據(jù)預(yù)設(shè)的跟隨步長，基于超球面遍歷搜索滿足預(yù)設(shè)的搜索范圍和預(yù)設(shè)的搜索條件的機(jī)器人姿態(tài)。

進(jìn)一步的，步驟S2基于超球面搜索滿足預(yù)設(shè)的搜索范圍和預(yù)設(shè)的搜索條件的機(jī)器人姿態(tài)，將關(guān)節(jié)角度變化量最小的機(jī)器人姿態(tài)作為目標(biāo)姿態(tài)包括：重復(fù)執(zhí)行搜索滿足預(yù)設(shè)的搜索范圍和預(yù)設(shè)的搜索條件的機(jī)器人姿態(tài)，迭代更新關(guān)節(jié)角度變化量較小的機(jī)器人姿態(tài)作為目標(biāo)姿態(tài)；當(dāng)機(jī)器人的搜索范圍超出預(yù)設(shè)的搜索范圍時(shí)，停止搜索機(jī)器人姿態(tài)，確定目標(biāo)姿態(tài)。

進(jìn)一步的，機(jī)器人的編碼器包括至少一個(gè)索引，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測編碼器的索引以實(shí)現(xiàn)零位校準(zhǔn)，所述預(yù)設(shè)的搜索條件為：機(jī)器人的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)量不小于能夠檢測到索引所需的最大運(yùn)動(dòng)量。

進(jìn)一步的，所述編碼器包括N個(gè)索引，所述預(yù)設(shè)的搜索條件為：機(jī)器人的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度大于或等于360/N度。

進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)的搜索范圍根據(jù)機(jī)器人的末端姿態(tài)變化量確定，機(jī)器人的末端姿態(tài)變化量通過用戶預(yù)先設(shè)定或通過機(jī)器人的默認(rèn)參數(shù)配置。

進(jìn)一步的，步驟S3將關(guān)節(jié)角度變化量最小的機(jī)器人姿態(tài)作為目標(biāo)姿態(tài)包括：根據(jù)機(jī)器人姿態(tài)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算得到當(dāng)前關(guān)節(jié)角度，根據(jù)當(dāng)前關(guān)節(jié)角度和機(jī)器人的初始關(guān)節(jié)角度確定關(guān)節(jié)角度變化量，進(jìn)而確定關(guān)節(jié)變化量最小的機(jī)器人姿態(tài)作為目標(biāo)姿態(tài)。