CN115122337A

CN115122337A - 带有地轨的多轴机器人标定方法、***、电子设备和可读存储介质

Info

Publication number: CN115122337A
Application number: CN202210978223.XA
Authority: CN
Inventors: 梁旺; 石建军; 范玉魁; 付骏毅; 苗立晓
Original assignee: SHENZHEN HUACHENG INDUSTRIAL CONTROL CO LTD
Current assignee: SHENZHEN HUACHENG INDUSTRIAL CONTROL CO LTD
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2022-09-30

Abstract

本申请涉及一种带有地轨的多轴机器人标定方法、***、电子设备和可读存储介质，该标定方法包括以下步骤：基于机器人底座建立基坐标系，并基于世界坐标系设定标定点；分割机器人底座的移动路径为若干个区间；控制机器人底座沿各区间的起点向终点移动，并在区间的终点处控制机器人工具末端复位到标定点；获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息、以及对应的机器人工具末端的复位行程信息；基于参考信息计算各区间对应的方向向量；基于各区间的方向向量、区间位置和区间长度，确定地轨各区间对于机器人工具末端在基坐标系中的坐标变换关系。本申请能够在机器人引起地轨轻微形变时，将机器人工具末端的移动误差控制在允许范围。

Description

带有地轨的多轴机器人标定方法、***、电子设备和可读存储介质

技术领域

本申请涉及自动化领域，尤其是涉及一种带有地轨的多轴机器人标定方法、***、电子设备和可读存储介质。

背景技术

随着制造业自动化程度的提高，机器人开始广泛地应用于各行各业的生产制造过程。通常，机器人被固定在基座上，利用关节臂对被测物进行作业。当被测物尺寸较大(如列车车厢、飞机)或者待抓取工件距离安装本体距离远的情况下，就需要扩充机器人的作业半径，通常可以采用为机器人装上地轨(行走轴/第七轴)的方案。地轨上接有编码器，编码器的增量与底座的滑动距离之间的比例是确定的，可以通过标定获得。

目前，对于包装、运输、码垛、焊接等精度要求不高使用场景，机器人地轨可以直接使用；对于高精度加工、检测、抓件、安装等使用场景，其精度损失往往要求在±0.5mm内，但是由于地轨在运输、安装过程中可能会产生细微的形变，或者地面不平整，而使得机器人工具末端的实际工作位置与理论位置产生偏差，不符合精度要求。

发明内容

为了在机器人引起地轨轻微形变时，将机器人工具末端的移动误差控制在允许范围，本申请提供一种带有地轨的多轴机器人标定方法、***、电子设备和可读存储介质。

第一方面，本申请提供的一种带有地轨的多轴机器人标定方法，采用如下的技术方案：

一种带有地轨的多轴机器人标定方法，包括以下步骤：

建系步骤，基于机器人底座建立基坐标系，并基于世界坐标系设定标定点；

划区步骤，分割机器人底座的移动路径为若干个区间；

操纵步骤，控制机器人底座沿各区间的起点向终点移动，并在区间的终点处控制机器人工具末端复位到标定点，其中，机器人底座位于区间起点时机器人工具末端位于标定点处；

信息获取步骤，获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息、以及对应的机器人工具末端的复位行程信息；其中，基坐标系坐标信息和复位行程信息作为参考信息并与区间相对应；

方向计算步骤，基于参考信息计算各区间对应的方向向量；

补偿计算步骤，基于各区间的方向向量、区间位置和区间长度，确定地轨各区间对于机器人工具末端的世界坐标与机器人工作末端的基坐标的坐标变换关系。

地轨通常设置于地面上，而机器人底座于地轨上滑动，因此通常采用世界坐标来描述机器人底座的位置，也可以使用编码器值来描述机器人底座在地轨上的水平位置。由于机械臂设置在机器人底座上，因此基于机器人底座建立基坐标系，能够方便地描述机器人工具末端的空间状态。

由于机器人在地轨的运动过程中，可能会在某一些位置导致地轨发生轻微变形，因此将地轨划分为若干个微小的区间，并控制机器人底座分别在这些区间上沿起点向终点运动。在机器人底座运动过程中，机器人工具末端逐渐远离标定点，直至机器人底座运动至区间终点，记录下机器人工具末端的基坐标系坐标信息。在区间终点处，再控制机器人工具末端复位到标定点，再次记录下机器人工具末端的基坐标系坐标信息，从而得到了机器人整体在空间的位移信息。换而言之，当地轨存在变形时，该位移的方向则与地轨延伸方向存在夹角，从而得到该区间对应的方向向量。最后，结合该方向向量、位移长度、区间长度得到变换关系。再基于区间的位置从而确定地轨各处机器人工具末端的世界坐标与机器人工作末端的基坐标的坐标变换关系。

综上，通过逐段标定并分别加以补偿的方法，降低了机器人引起地轨轻微形变的影响，从而将机器人工具末端的移动误差控制在允许范围。

可选的，所述的获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息的步骤，包括：

获取机器人底座在区间起点和区间终点处对应的编码器值，并计算得到编码器差值并作为底座移动信息。

可选的，所述的获取机器人工具末端的复位行程信息的步骤，包括：

获取机器人在行程终点处且在复位前所对应的第一坐标信息；其中，第一坐标信息为基坐标系下的坐标；

获取机器人在行程终点处且在复位后所对应的第二坐标信息；其中，第二坐标信息为基坐标系下的坐标；

计算第一坐标信息和第二坐标信息的差值作为复位行程信息。

可选的，所述的基于参考信息计算各区间对应的方向向量的步骤，包括：

计算复位行程信息与底座移动信息的比值，作为对应区间的方向向量。

可选的，还包括以下步骤：

细划步骤，基于参考信息对对应的区间再分割为若干个区间；

在细化步骤后再依次执行操纵步骤、信息获取步骤、方向计算步骤和补偿计算步骤。

可选的，所述标定点相对世界坐标系固定。

第二方面，本申请提供的一种带地轨的折弯机器人控制方法，采用如下的技术方案：

一种带地轨的折弯机器人控制方法，包括以下步骤：

基于上述的多轴机器人标定方法建立机器人工具末端与地轨的协同关系；

基于刀槽搭建工作台坐标系，其中，工作台坐标系以刀槽中心点为原点，以刀槽方向为x轴方向，折弯刀上下运动方向为y轴方向；

控制机器人抓取钣金件放置在刀槽上等待折弯开始；

基于折弯信号控制机器人工具末端抓取钣金件沿着工作台的x轴旋转；其中，折弯信号发出时折弯刀朝向刀槽运动，钣金件的旋转速度基于折弯刀下压速度确定，折弯最大角度基于折弯刀的下压深度、刀槽的槽深和槽宽确定。

第三方面，本申请提供的一种带有地轨的多轴机器人标定***，采用如下的技术方案：

一种带有地轨的多轴机器人标定***，包括：

建系模块，用于基于机器人底座建立基坐标系，并基于世界坐标系设定标定点；

划区模块，用于分割机器人底座的移动路径为若干个区间；

操纵模块，用于控制机器人底座沿各区间的起点向终点移动，并在区间的终点处控制机器人工具末端复位到标定点，其中，机器人底座位于区间起点时机器人工具末端位于标定点处；信息获取模块，用于获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息、以及对应的机器人工具末端的复位行程信息；其中，基坐标系坐标信息和复位行程信息作为参考信息并与区间相对应；

方向计算模块，用于基于参考信息计算各区间对应的方向向量；

补偿计算模块，用于基于各区间的方向向量、区间位置和区间长度，确定地轨各区间对于机器人工具末端在基坐标系中的坐标变换关系。

第四方面，本申请提供的一种电子设备，采用如下的技术方案：

一种电子设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：

执行上述的带有地轨的多轴机器人标定方法；

和/或，执行上述的带地轨的折弯机器人控制方法。

第五方面，本申请提供的一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上的上述方法的计算机程序。

所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现：

如上述的带有地轨的多轴机器人标定方法；

和/或，上述的带地轨的折弯机器人控制方法。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、机器人安装在地轨上，两者进行协同控制，用来扩大机器人工作范围，以及灵活选取工作位置，避免机器人经过不可达的奇异位置。

2、当地轨存在轻微形变影响到机器人定位精度时，需要对地轨进行划分成多段进行协同控制，有利于将精度控制在允许范围。

3、根据折弯刀的下压距离，控制机器人托举钣金件绕槽口转动，达到钣金件的折弯效果。

附图说明

图1是本申请某一实施例中电子设备与外部设备的逻辑连接关系。

图2是本申请某一实施例中一种带有地轨的多轴机器人标定方法的流程示意图。

图3是本申请某一实施例中用于示出地轨位置与编码值关系的示意图。

图4是本申请某一实施例中用于示出机器人在区间内运动动作的示意图。

图5是本申请某一实施例中用于示出机器人在不同坐标系中坐标关联的示意图。

图6是本申请某一实施例中一种带地轨的折弯机器人控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图2为某一个实施例中带有地轨的多轴机器人标定方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行；除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行；并且图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

另外，本实施例中各步骤的标号仅为方便说明，不代表对各步骤执行顺序的限定，在实际应用时，可以根据需要各步骤执行顺序进行调整，或同时进行，这些调整或者替换均属于本发明的保护范围。

在以下描述中，为了解释的目的，阐述了很多具体细节，以便提供对发明构思的彻底理解。作为本说明书的一部分，本公开的附图中的一些附图以框图形式表示结构和设备，以避免使所公开的原理复杂难懂。为了清晰起见，实际具体实施的并非所有特征都有必要进行描述。此外，本公开中所使用的语言已主要被选择用于可读性和指导性目的，并且可能没有被选择为划定或限定本发明的主题，从而诉诸于所必需的权利要求以确定此类发明主题。在本公开中对“一个具体实施”或“具体实施”的提及意指结合该具体实施所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个具体实施中，并且对“一个具体实施”或“具体实施”的多个提及不应被理解为必然地全部是指同一具体实施。

除非明确限定，否则术语“一个”、“一种”和“该”并非旨在指代单数实体，而是包括其特定示例可以被用于举例说明的一般性类别。因此，术语“一个”或“一种”的使用可以意指至少一个的任意数目，包括“一个”、“一个或多个”、“至少一个”和“一个或不止一个”。术语“或”意指可选项中的任意者以及可选项的任何组合，包括所有可选项，除非可选项被明确指示是相互排斥的。短语“中的至少一者”在与项目列表组合时是指列表中的单个项目或列表中项目的任何组合。所述短语并不要求所列项目的全部，除非明确如此限定。

机器人的底座安装在地轨上，且能够沿着地轨左右滑动。使用地轨可以扩展机器人的工作范围，在不改变机器人臂长的情况下，机器人可以达到的位置范围增大；另外，某个固定折弯位置可能处在机器人无法到达的奇异位置，通过改变机器人在地轨上的位置，在保证该折弯位置不变的情况下，机器人各个关节有了更多的选择，可以灵活地避开奇异位置。

在不同的实施例中，单根地轨可以是由钢铁材料一体铸造形成的一条，也可以是由多根钢铁材料拼接制成的一条。单根制成的钢轨具有强度均匀且平整度高的优点，而多根地轨进行拼接则可以克服单根地轨长度不足的缺点。但是，无论地轨是由一根完整的钢铁材料制造，还是由多根材料拼接制成，在支撑机器人的底座进行滑动时，都必须保证整体轨道是笔直的，以在机器人工具末端向世界坐标系进行坐标变换时使用同一个方向向量，即保证标定的方向是相同的。

目前，对于包装、运输、码垛、焊接等精度要求不高的使用场景，地轨表面各处沿地轨长度方向上的方向向量可以认为是相同的，机器人能够直接在地轨上滑行并利用同一个方向向量进行坐标变换。而对于高精度加工、检测、抓件、安装等使用场景，其精度损失往往要求在±0.5mm内。例如，折弯机是一种对金属薄板进行折弯的机器，目前折弯机作业中可以利用机器人抓取钣金件，并将钣金件放置特定位置，以配合折弯机完成折弯。弯折作业对机器人的精度具有较高要求，当精度不足时则容易导致钣金件与其它配合组件难以配合，比如导致过盈配合或间隙配合，其结果是产品良率降低。

实际工作中，存在以下的因素导致地轨的精度无法达到要求：

(1)地轨本身加工精度不足，或者地轨本身受到外界影响发生形变。由于地轨材料本身有微小形变，不够平滑笔直，但是从外观上难以识别出其缺陷。对于短程地轨还能够忽略该细微缺陷，但是将局部测得的标定方向统一长程地轨的每一位置，则容易使得地轨两端的位置和理论值有偏差。

(2)地轨端部的地面存在局部凹陷的现象。当地轨首端处的地面存在有几毫米深的凹陷时，地轨在凹陷处则相对于地面发生悬空。机器人通常重达几百千克甚至上吨，当机器人滑动到地轨首端时，地轨首端在机器人的压力作用下会向下弯曲变形，即通俗而言的被压弯。当机器人滑动到地轨末端时，地轨首端受到的压力将会被解除，相应地则形变恢复，即通俗而言的翘起。这样实际标定出来的地轨方向和实际的方向则有微小的差别，而在高精度的要求下，这种差别是不能忽视的。

(3)地轨中部与地面存在间隙的情况。该间隙可能是由于地轨底面存在凹陷，或者地面几毫米的凹陷时，当机器人滑动到该处时，地轨会受压变形向下凹陷，机器人下沉，当机器人离开时地轨则又恢复原状。同样的，该类情况下地轨方向和实际的方向也会存在微小的差别。

因此，为了解决该类问题，在相关技术中采用激光标定仪器来进行辅助标定。具体的，在机器人底座或关节臂上固定设置特征块，特征块的安装位置在机器人运动过程中、在机器人基坐标系中的位置不变，且特征块上设置有特征点。任选一个世界坐标系中的预设点记为基准位置，以特征点在世界坐标系中的位置为参考位置，在基准位置处，利用激光标定仪器获取机器人外参T0；在参考位置处，先获取参考位置相对于基准位置之间的平移矩阵，再将平移矩阵作用到T0，得到参考位置处的机器人外参。通过各参考位置对应的平移矩阵即可获得各点的外参矩阵，而无需依赖于地轨的绝对精度。

尽管该方案具有较高的可操作性，但是实际上是依赖于激光标定仪器的高精度来弥补地轨的精度问题。目前市面上的机器人通常售价在十几万元，最低仅低至几万元，而激光标定仪器则视精度的不同，动辄数十万元，对于一般的使用者而言，其相对成本过高而难以承受。

在机器人引起地轨轻微形变时，能够低成本地将机器人工具末端的移动误差控制在允许范围，本申请实施例公开一种电子设备和基于该电子设备的带有地轨的多轴机器人标定方法。机器人为一具有多自由度的工作器件，机器人的动作输出末端为工具末端，能够对工件进行加工操作，比如铣刀，喷枪，按压块等。如图1所示，电子设备用于对该工具末端进行控制。具体的，电子设备至少包括：处理器和存储器。其中，处理器和存储器相连，如通过总线相连。在不同的实施例中，电子设备还可以包括指令输入器和/或图像输出***。需要说明的是，机器人的结构并不构成对本申请中电子设备和运动路径的规划方法的限定。

处理器可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。在一些情况下，处理器也可以使用云服务器进行替代。

总线可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线可以是PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图1中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable ReadOnly Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscReadOnly Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。在一些情况下，处理器也可以使用云存储器进行替代。需要注意的是，在本机器人中存储器至少包括随机存取存储器以作为缓存区。

存储器用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。

指令输入器可以为操作手柄、触控板、鼠标、键盘等动作信号输入装置，用于接收按键等动作指令；也可以为摄像头、CCD等图像输入装置，用于接收手势动作、示教样本等图像指令；也可以为麦克风、对讲机、手机等音频输入装置，用于接收语音指令。通过指令输入处理器能够获得相关数据并存储入存储器中。

图像输出***可以为CRT显示器(Cathode Ray Tube，阴极射线管)、LED屏幕(light-emitting diode，发光二极管)、LCD显示器(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED屏幕(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)、投影仪或其它类型的显示器，但凡能够对操作界面进行显示即可，操作界面用于向操作者指示指令输入的过程和录入结果，或者用于提供交互指示。需要说明的是，实际应用中指令输入器和/或图像输出***并不限于一个。

其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图1示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

参照图2，本带有地轨的多轴机器人标定方法包括以下步骤：

S1.建系步骤：基于机器人底座建立基坐标系，并基于世界坐标系设定标定点。

由于地轨固定安装于地面，因此能够方便地利用世界坐标系来表征地轨上各点的空间位置。举个例子，参照图3，图中的P₁点和P₂点均为地轨上的两个点，P₁点和P₂点均为世界坐标系中的坐标点。

尽管机器人基座具有一定的体积，但是机器人上的固定点，与机器人与地轨的连接点，两者之间的相对位置是不变的，因此以机器人基座上的某固定点为原点建立基坐标系时，可以通过确定的变换关系将该原点在世界坐标系中的位置变换到地轨上。为了方便描述，本申请实施例中将基坐标系的原点视为在地轨上活动，比如落在图中的P₁点和P₂点上。

E₁为P₁点对应的编码器值，E₂为P₂点对应的编码器值。由上述背景可知P₁点、P₂点可能由于机器人底座的压迫而不位于同一地轨长度的延长线上，比如不位于同一水平高度上。而编码器值E₁和E₂，即可用于表征P₁点和P₂点的水平位置。

由于机器人的工具末端通常围绕机器人基座进行移动，因此以机器人基座上的某固定点为原点建立基坐标系，能够方便地对机器人工具末端的空间位置进行描述，控制***也可以节省大量的在世界坐标点之间运动所产生的变换运算，从而提高机器算力的利用率。

另外，在世界坐标系中设定标定点，即该标定点为一个世界坐标系中的定点。该标定点用于为机器人的工作末端提供空间参照之用，从而建立未知的基坐标系点与已知的世界坐标系点之间的联系。作为示例的，标定点可以为固定树立于地面上的，且位于地轨一侧的标定杆的尖端，在使用时无须知道标定点的世界坐标，因此标定点的选取具有任意性。

S2.划区步骤：分割机器人底座的移动路径为若干个区间。

由于机器人基座在地轨的运动过程中，可能会在某一些位置导致地轨发生轻微变形，肉眼无法判断是否变形，具体的说，机器人基座实际走出的位置与理论计算出的位置有偏差，并且这个偏差影响了定位精度或者折弯精度，就需要进行多段标定，即将地轨划分为若干个微小的区间，并控制机器人底座分别在这些区间上沿起点向终点运动。在这里每个区域用直线段来等效替代，以使得一个弯曲可以被分为多段直线，即多个区域。一段区域需要标定两个点，标定两个连续的区域需要三个点位，标定三个连续区域需要四个点位，以此类推。

需要注意的是，区间的划分需要是连续且完整的，但凡机器人底座在地轨上的运动范围应均进行区间划分。区间的划分可以理解为地轨的微元化，因此区间的长度应当适量小，应该与变形的平均线度相近。另外，不同区间的划定步长可以是相同的，也可以是不同的，可以基于实际需求进行设定，本实施例并不进行限定。

S3.操纵步骤：控制机器人底座沿各区间的起点向终点移动，并在区间的终点处控制机器人工具末端复位到标定点，其中，机器人底座位于区间起点时机器人工具末端位于标定点处。

机器人底座可以沿各个区间依次运动，也可以在不同的区间中分别运动。在一些实施例中，为了方便操作，机器人底座可以以固定步长沿着地轨运动，以每个步长范围内的移动路径作为一个区间，记录下区间起点和区间终点对应的编码器值。通过该方法，上一区间终点位置对应的编码器值即为下一区间起点位置对应的编码器值。

具体的，参照图4，图中的实心原点用于示意标定点，方块用于示意机器人基座，方块上部的折线用于示意机械臂和工具末端，方块底部的横线用于示意地轨，P₁点和P₂点用于示意区间起点和区间终点。图4-a中，机器人基座位于区间起点P₁点，且工具末端抵接于标定点。图4-b中，机器人基座运动到区间终点P₂点，工具末端随同机器人基座一同运动，其中工具末端的移动路径即为P₁P₂，该移动路径的实际值此时为未知。图4-c中，工具末端在控制台的控制下，复位到标定点，此时工具末端的移动路径即为P₁P₂，由于受到控制台控制，因此该方向向量为可知量。需要注意的是，工具末端的复位过程可以为人工操控，也可以基于计算机视觉控制进行自动复位，但凡为能够得知工具末端的运动路径的方法即可，在本方案中并不做具体限定。

S4.信息获取步骤：获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息、以及对应的机器人工具末端的复位行程信息；其中，基坐标系坐标信息和复位行程信息作为参考信息并与区间相对应。

具体的，S4步骤包括以下步骤：

S41.获取机器人底座在区间起点和区间终点处对应的编码器值，并计算得到编码器差值并作为底座移动信息。

P₁点和P₂点之间的编码器差值ΔE，即相当于是P₁点和P₂点之间空间连线的水平投影长度：

ΔE＝E₁-E₂

S42.获取机器人在行程终点处且在复位前所对应的第一坐标信息；其中，第一坐标信息为基坐标系下的坐标；

S43.获取机器人在行程终点处且在复位后所对应的第二坐标信息；其中，第二坐标信息为基坐标系下的坐标；

S44.计算第一坐标信息和第二坐标信息的差值作为复位行程信息。

复位行程信息为P₁点到P₂点之间的坐标距离length，即两点空间连线的实际长度：

length＝|P₁P₂|

S5.方向计算步骤：基于参考信息计算各区间对应的方向向量。

在该步骤中，通过计算复位行程信息与底座移动信息的比值，作为对应区间的方向向量。举个例子，P₁点到P₂点的向量与标量的比值，即得P₁点到P₂点的单位方向向量：

编码器差值和位置增量是正比关系：

P₁点到P₂点的单位向量乘上比率，得到校正后的方向向量，即标定的方向向量：

P₁点P₂点的单位向量乘上比率，得到校正后的方向向量，即标定的方向向量：

S6.补偿计算步骤：基于各区间的方向向量、区间位置和区间长度，确定地轨各区间对于机器人工具末端的世界坐标与机器人工作末端的基坐标的坐标变换关系。

具体的，参照图5，在图中，A在世界坐标系O中，坐标为P_E。A在基坐标系B中，坐标为P_T。B在世界坐标系O中，坐标为P_B。以以下计算过程作为示例。

设定器人底座的坐标为P_r，移动后为P_r+ΔP。其中，P_r为世界坐标。

机器人工具末端的坐标为P_E，移动后为P_E`。其中，P_E和P_E`为世界坐标，且P_E`为未知量。

当机器人底座发生了运动后，机器人底座的坐标由P_r变为：

P_r+ΔP ①

由于机器人工具末端在运动前后均回到了标定点，故：

P_E`＝＝P_E ②

由于机器人工具末端的位置没变，机器人底座的位置变了，即说明机器人的总的关节关系发生了变化。即由①②可知，

P_T≠P_T` ③

因此要根据上述信息得到P_T`。

P_T`是机器人工具末端相对于底座的坐标，那么只需要知道底座的世界坐标P_B与机器人工具末端坐标P_E即可。

P_B＝P_r+ΔP ④

而P_E已知，故将问题转为了求ΔP：

其中

是标定获得的，ΔE是用户给定的。

⑤代入④，得到

故得：P_T＝T(P_B)^-1·P_E，即P_E相对于P_B的坐标。

也就是说，由于地轨各处机器人工具末端的世界坐标与机器人工作末端的基坐标的对应关系确定，因此可以获取相应的变换矩阵，来方便地描述该对应关系，而不是采用方向向量的方法，这样更为符合计算机的程序设计。另外，由于地轨的形变位置是有限且少数的，也就是说，地轨大部分位置对应的变换矩阵实际上都是相同的，少数位置的变换矩阵才会有所不同，因此对存储器的空间要求也较小。

另外，可选的，在一些实施例中，在划区步骤后还可以进行细划步骤，细划步骤为基于参考信息对对应的区间再分割为若干个区间，并在细化步骤后再依次执行操纵步骤、信息获取步骤、方向计算步骤和补偿计算步骤。该步骤可以对一些较陡峭的弯曲缺陷进行多段划分，从而使得单个弯曲缺陷采用更多的方向向量进行描述，以使得变化补偿更为精确。这里的曲率大小的确定可以通过上述的ratio来获得。

本申请还公开一种带有地轨的多轴机器人标定***，包括：

划区模块，用于分割机器人底座的移动路径为若干个区间；

本申请实施例还公开一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如上述带有地轨的多轴机器人标定方法的计算机程序。本实施例方法的执行主体可以是一种控制装置，该控制装置设置在电子设备上，当前设备可以是具有WIFI功能的手机，平板电脑，笔记本电脑等电子设备，本实施例方法的执行主体也可以直接是电子设备的CPU(central processing unit，中央处理器)。

本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上的带有地轨的多轴机器人标定方法的计算机程序。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本申请每个实施例的方法。

参照图6，本申请实施例还公开一种带地轨的折弯机器人控制方法，包括以下步骤：

步骤一：基于上述的多轴机器人标定方法建立机器人工具末端与地轨的协同关系；

步骤二：基于刀槽搭建工作台坐标系，其中，工作台坐标系以刀槽中心点为原点，以刀槽方向为x轴方向，折弯刀上下运动方向为y轴方向；

步骤三：控制机器人抓取钣金件放置在刀槽上等待折弯开始；

步骤四：基于折弯信号控制机器人工具末端抓取钣金件沿着工作台的x轴旋转；其中，折弯信号发出时折弯刀朝向刀槽运动，钣金件的旋转速度基于折弯刀下压速度确定，折弯最大角度基于折弯刀的下压深度、刀槽的槽深和槽宽确定。

在某一具体的实施例中，***先控制机器人从上料架吸取钣金件，并将钣金件放置在备料架上。***会给出一个控制信号，启动备料架上的调整装置。该调整装置启动后，会校正备料架上的钣金件位置，这样机器人每次就可以抓取钣金件的指定位置进行折弯。

机器人通过预先设定的动作抓取和移动钣金件，直至折弯刀处。在这过程中机器人会在地轨上往复移动，***通过上述的多轴机器人标定方法得到的变换矩阵，对经过一些形变位置时机器人工具末端的位移进行补偿，从而达到精确控制的效果。

根据折弯刀下压距离或者光栅尺脉冲的变化，控制机器人进行折弯跟随。该过程并不是机器人主动去推动钣金件折弯，而是钣金件随着折弯发生形变，钣金件露在折弯机外侧部分会向上翘起，机器人同步跟着运动，并且不会对钣金件增加额外的推拉作用力。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种带有地轨的多轴机器人标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

划区步骤，分割机器人底座的移动路径为若干个区间；

方向计算步骤，基于参考信息计算各区间对应的方向向量；

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述的获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述的获取机器人工具末端的复位行程信息的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述的基于参考信息计算各区间对应的方向向量的步骤，包括：

5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，还包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定点相对世界坐标系固定。

7.一种带地轨的折弯机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于如权利要求1-6任意一项所述的多轴机器人标定方法建立机器人工具末端与地轨的协同关系；

控制机器人抓取钣金件放置在刀槽上等待折弯开始；

8.一种带有地轨的多轴机器人标定***，其特征在于，包括：

划区模块，用于分割机器人底座的移动路径为若干个区间；

操纵模块，用于控制机器人底座沿各区间的起点向终点移动，并在区间的终点处控制机器人工具末端复位到标定点，其中，机器人底座位于区间起点时机器人工具末端位于标定点处；

信息获取模块，用于获取机器人底座从区间起点处到区间终点处的底座移动信息、以及对应的机器人工具末端的复位行程信息；其中，基坐标系坐标信息和复位行程信息作为参考信息并与区间相对应；

9.一种电子设备，其特征在于，其包括：

一个或多个处理器；

存储器；

执行根据权利要求1至6任一项所述的带有地轨的多轴机器人标定方法；

和/或，执行根据权利要求7所述的带地轨的折弯机器人控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现：

如权利要求1至6任一项所述的带有地轨的多轴机器人标定方法；

和/或，如权利要求7所述的带地轨的折弯机器人控制方法。