[发明专利]一种多关节机器人位姿误差自补偿的码垛方法及其码垛系统

说明书

本发明公开了一种多关节机器人位姿误差自补偿的码垛方法及其码垛系统，属于自动化领域。包括如下步骤：建立机器人基座坐标系；根据起始点和结束点位置和运动矩阵关系，计算合运动矢量；通过激光追踪仪检测执行末端的实际位姿；计算合运动矢量作用下的理论位姿与实际位姿；重新修正、并输出的合运动矢量。本发明通过在执行末端安装多个靶球，测量出至少6个已知实际位置，根据执行末端坐标系与基座坐标系之间的关系，确定执行末端的实际位姿信息，与理论位姿信息进行对比，对合成运动矢量进行修正并输出，完成码垛任务。解决了多关节机器人的执行末端实际位姿与理论位姿不匹配问题。

技术领域

本发明属于自动化领域，尤其是一种多关节机器人位姿误差自补偿的码垛方法及其码垛系统。

背景技术

码垛机器人是机械与计算机程序有机结合的产物。为现代生产提供了更高的生产效率。在物流运输行业有着广泛的应用，不仅节省了劳动力，节省空间，而且提高了运输效率、降低了运输成本。其中，现有的码垛机器人多大采用串联多关节机器人，具有很高的自由度，几乎适合于任何轨迹或角度的工作，可以自由编程，完成全自动化的码垛工作，提高生产效率。

机器人根据离线加工程序给定的理论位姿来完成码垛定位，但是由于串联多关节机器人安装姿态、关节运动误差、理论加工模型与实际加工模型等原因的存在。在多次累积运动、工作后，机器人在加工时通常无法保证机器人末端执行器的运动方向与目标执行位置表面的法向一致性，会存在一定的姿态角度偏差，即机器人的执行末端实际位姿与理论位姿不匹配。当垛堆存在一定偏差时，在运输和后期固定过程中，很容易造成垛堆坍塌，形成安全隐患。

发明内容

发明目的：提供一种多关节机器人位姿误差自补偿的码垛方法及其码垛系统，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种多关节机器人位姿误差自补偿的码垛方法，包括如下步骤：

S1、建立机器人基座坐标系；

S2、根据起始点和结束点位置和运动矩阵关系，计算合运动矢量；

S3、通过激光追踪仪检测执行末端的实际位姿；

S4、计算合运动矢量作用下的理论位姿与实际位姿；

S5、重新修正、并输出的合运动矢量。

在进一步实施过程中，所述S2步骤中建立机器人基座坐标系具体方法为：以机器人基座中心旋转轴为Z轴，机器人中心旋转轴与所述执行目标的连线为X轴，根据右手定则，建立笛卡尔坐标系。

在进一步实施过程中，所述S2步骤中计算合运动矢量的具体算法为：

S21、以关节连接处的销轴为坐标系的基准，以销轴的旋转轴线分别建立旋转关节坐标系的Z轴，具体为Z_i-2，Z_i-1，Z_i；

S22、以Z_i-1轴和Z_i轴的公共法线为方向，作为X_i轴，根据右手定则，建立笛卡尔坐标系T_i；

S23、得到从i-1销轴到i销轴时的运动学矩阵关系A_i

其中，为公法线长度；为坐标系原点与坐标系原点沿着公法线的距离；为Z_i-1到Z_i之间的夹角，为从坐标系T_i-1到T_i的变化过程中所旋转的角度；

S24、同样的，分别建立其它各个旋转轴关节坐标系，分别为、、……，得到执行末端坐标系在机器人基座坐标系的位姿变化为