CN108748136A - 机器人码垛程序生成方法、存储介质及示教器 - Google Patents
机器人码垛程序生成方法、存储介质及示教器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种机器人码垛程序生成方法、存储介质及示教器，其中，该方法包括：接受用户对码垛产品参数、托盘参数、垛型参数以及垛堆起始放料位置的位置坐标的指定；计算垛堆除起始放料位置以外的其余各个放料位置的位置坐标；根据垛堆的各个放料位置的位置坐标计算码垛机器人的关节角度，并将计算出的关节角度与预设的关节角度限位阈值进行比较，如果超过关节角度限位阈值，则发出提示用户修改所述指定的提示信息；如果计算出的关节角度未超过关节角度限位阈值，则生成码垛程序。本发明不需要用户进行复杂的示教过程就可自动产生机器人的码垛程序。
Description
技术领域
本发明涉及机器人码垛技术，尤其涉及机器人码垛程序生成方法和装置。
背景技术
码垛工业机器人广泛应用于食品、3C、零部件加工等领域，不同的应用场合对机器人码垛的要求不尽相同。能够自定义参数的码垛方案实现对于机器人应用方案的可行性有着至关重要的作用，不管是在哪个行业使用都能够灵活地运用。
对于工业机器人的编程方面，通常是使用示教再现的方式，这种方式需要调试工程师将每一个机器人坐标点都示教一遍，包括机器人的xyz坐标以及姿态参数，这样做的问题在于工作量复杂繁重，且只要有一个示教点不准确，就会影响机器人码垛的效果，近些年工业机器人领域广泛地出现了离线编程技术，诸如ABB、Fanuc等世界领先的机器人公司都开发了像RobotStudio，RobotGuide等优秀的离线编程软件，这种技术的好处是能够让工程师在电脑上模拟出机器人的运行方式，并用鼠标键盘进行代码的编写，前期不需要进行现场的调试。这对于方案的可行性验证有这相当好的作用，但是这种方法对于CAD模型的精度要求非常高，否则在现场还是得根据机器人和工件的实际位置进行调整。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种机器人码垛程序生成方法，其不需要用户进行复杂的示教过程就可自动产生机器人的码垛程序。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人码垛程序生成方法，其包括以下步骤：
接受用户对码垛产品参数、托盘参数、垛型参数以及垛堆起始放料位置的位置坐标的指定；
计算垛堆除起始放料位置以外的其余各个放料位置的位置坐标；
根据垛堆的各个放料位置的位置坐标计算码垛机器人的关节角度，并将计算出的关节角度与预设的关节角度限位阈值进行比较，如果超过关节角度限位阈值，则发出提示用户修改所述指定的提示信息；
如果计算出的关节角度未超过关节角度限位阈值，则生成码垛程序。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时执行上述的机器人码垛程序生成方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种示教器，包括存储器、处理器和储存在该存储器上的程序，其中，处理器执行所述程序时实施上述的机器人码垛程序生成方法。
由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：
1、与现有技术需要用户进行关键点示教和逐条输入指令的方式相比，本发明仅需用户对码垛产品参数、托盘参数、垛型、垛堆起始放料位置的位置坐标等参数进行简单设置，就能自动生成机器人可执行的码垛程序，并可满足用户自定义垛型的需求，极大地提升了码垛程序的调试效率，同时减轻了工作人员的劳动强度；
2、自动生成的程序相比人手工输入指令，出错的概率为零，从而能够提高调试的安全性，此外也降低了对工作人员的专业性要求，便于用户使用。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的机器人码垛程序生成方法的流程示意图。
图2示出了码垛机器人***的示意图。
图3示出了根据本发明实施例的示教器的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
图1示出了根据本发明一实施例的机器人码垛程序生成方法的流程示意图。请参阅图1和图2，根据本发明一实施例的一种机器人码垛程序生成方法，包括以下步骤：
步骤a、接受用户对码垛产品参数、托盘参数、垛型参数以及垛堆起始放料位置的位置坐标的指定；
步骤b、计算垛堆除起始放料位置以外的其余各个放料位置的位置坐标；
步骤c、根据垛堆的各个放料位置的位置坐标计算码垛机器人的关节角度，并将计算出的关节角度与预设的关节角度限位阈值进行比较，如果超过所述关节角度限位阈值，则发出提示用户修改所述指定的提示信息；
步骤d、如果计算出的关节角度未超过所述关节角度限位阈值，则生成码垛程序。
在上述的步骤a中，码垛产品参数包括码垛产品的尺寸信息以及产品的偏移量，托盘参数包括托盘的尺寸信息以及托盘坐标系，用户可根据码垛工作站的设计要求，事先测量码垛产品以及托盘的尺寸信息。码垛的垛型参数可以事先设定以供用户进行选择指定，或者让用户进行自定义。垛型参数包括X、Y、Z方向所放置的产品个数、码垛顺序(按坐标系方向设定)、托盘是否居中的信息、垛堆旋转信息等。垛堆起始放料位置为放置第一个码垛产品的位置，垛堆起始放料位置的位置坐标通过用户示教来获得。码垛的产品例如可以是箱子，但不限于此。
在上述的步骤b中，对于同一层的空间，放料位置的计算方式可以通过矩阵运算来得出。假设码垛的第一个产品的坐标为(X0,Y0,Z0)，而产品的尺寸为a(长)、b(宽)、h(高)，任意一个产品沿X、Y、Z三个方向平移的距离假设分别为X△、Y△、Z△，该产品本身的旋转为θ，那么该产品平移后的坐标的矢量P1可以表示为：
P1＝Dx(q)P0其中：
P0表示产品原始位置的矢量,Dx(q)代表平移矩阵。
由于θ为产品绕Z轴方向进行的旋转，那么加上旋转之后的放料位置可表示为:
P2＝Rz(θ)Dx(q)P0其中：
Rz(θ)表示旋转矩阵。
在计算的过程中，通常会用产品的长和宽的整数倍来定义产品的偏移距离。假设存在着m倍长、n倍宽的一个产品，那么在计算偏移量时，可以用ma和nb代替X△、Y△即可，Z△用当前的层高代替，这样就能精确计算出垛堆中的每个产品的放料位置了。
步骤c主要是针对机器人的可达性进行检验，以保证后续所生成的机器人码垛程序运行的正确性。这个过程是求逆解的过程，以6轴机器人为例，关节末端相对于基坐标的转换矩阵如下：
其中，表示第i个关节相对于i-1个关节的空间位姿关系，例如，表示第一个关节相对机器人底座的空间位姿关系，标示第六个关节相对第五个关节空间的位姿关系。假设每个关节的角度为θi(i＝1…6)。那么我们就需要逆解求出每个关节的实际角度：
根据这个角度θi，再与机器人配置文件中的关节角度限位阈值进行比较，如果逆解的角度超过了关节角度限位阈值的限制，那么就进行提示：该位置不可达，否则机器人将会在实际运行时报错。用户需要重新修改码垛设置，以保证码垛位置的可达性。
在上述的步骤d中，自动生成的码垛程序包含所有放料位置的控制程序。
图2示出了码垛机器人***的示意图。该码垛机器人***包括机器人控制柜1、机器人本体2、示教器3以及机器人末端执行器4。图2中还示意性地示出了由6个箱子51组成的垛堆5。
请参考图3，根据本发明实施例的示教器3包括存储器31、处理器32和储存在该存储器31上的程序，其中，处理器32执行所述程序时实施上述的机器人码垛程序生成方法。
在执行本申请的方法之前，用户可先对码垛现场的产品、托盘、机器人的相对位置进行测量，设想好垛堆的布局方式、坐标系、工具等，并得到量化的标准数据。然后用户将这些码垛产品参数、托盘参数和垛型信息输入到示教器3中，并对码垛的初始放料点进行示教，然后进行码垛各个产品放置点的检测，如果检验都可以通过，那么就可进行程序的生成。生成的机器人码垛程序包含了整个垛的放置点位执行语句，这些指令语句可以被编辑，按照用户的意愿被修改，最终进行机器人的试运行和生产。并且，该机器人码垛程序可以灵活地定义码垛产品的码放方式，每一层产品的垛型、进入点、偏置信息都可以进行个性化设置，满足不同场景下的需求。在整个过程中，用户不需要进行繁琐的示教和语句编辑功能，只需要进行上层控制逻辑的编写，每一个产品的运行轨迹都可以自动规划和生成，方便快捷。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时执行上述的机器人码垛程序生成方法。
以上描述是结合具体实施方式和附图对本发明所做的进一步说明。但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方法来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内容的情况下根据实际使用情况进行推广、演绎，因此，上述具体实施例的内容不应限制本发明确定的保护范围。
Claims (5)
1.一种机器人码垛程序生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
接受用户对码垛产品参数、托盘参数、垛型参数以及垛堆起始放料位置的位置坐标的指定；
计算垛堆除起始放料位置以外的其余各个放料位置的位置坐标；
根据垛堆的各个放料位置的位置坐标计算码垛机器人的关节角度，并将计算出的关节角度与预设的关节角度限位阈值进行比较，如果超过所述关节角度限位阈值，则发出提示用户修改所述指定的提示信息；
如果计算出的关节角度未超过所述关节角度限位阈值，则生成码垛程序。
2.根据权利要求1所述的一种机器人码垛程序生成方法，其特征在于，所述码垛产品参数包括码垛产品的尺寸信息以及产品的偏移量，所述托盘参数包括托盘的尺寸信息以及托盘坐标系，所述垛型参数包括X、Y、Z方向所放置的产品个数、码垛顺序、托盘是否居中的信息以及垛堆旋转信息。
3.根据权利要求1所述的一种机器人码垛程序生成方法，其特征在于，垛堆起始放料位置的位置坐标通过用户示教获得。
4.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时执行如权利要求1或2中任一项所述的机器人码垛程序生成方法。
5.一种示教器，包括存储器、处理器和储存在该存储器上的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实施如权利要求1或2中任一项所述的机器人码垛程序生成方法。
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