[发明专利]多关节机器人及其零位标定方法、装置和可读介质

说明书

本发明提供了一种多关节机器人及其零位标定方法。该零位标定方法包括：控制小臂的小臂轴线与底座的底座安装平面平行；控制第一关节匀速旋转，通过小臂惯性传感器获取小臂的第一动态加速度信息，根据第一动态加速度信息、大臂长度和小臂惯性传感器的位置计算第一偏转角；控制第四关节从第四初始位置旋转至目标位置，通过小臂惯性传感器获取小臂的第一加速度信息，根据第一加速度信息计算第四关节的第四偏转角；以及控制小臂中的电磁线圈靠近底座，控制电磁线圈产生方向相反的第一磁场和第二磁场，通过底座中的磁力计分别获得第一矢量和第二矢量，根据第一矢量和第二矢量之差在底座安装平面上的投影计算第一关节的第一偏转角。

技术领域

本发明主要涉及机器人领域，尤其涉及一种多关节机器人及其零位标定方法、装置和计算机可读介质。

背景技术

串联多关节机器人在出厂时要进行零位标定。多关节机器人的各活动关节在初始位置时具有相对误差，零位标定的目的是对零位相对误差进行辨识和补偿。目前的零位标定技术包括：(1)采用专业标定设备，比如激光跟踪仪、拉线编码器测量仪等，可以通用于不同厂家的机器人；(2)各个机器人厂家自主开发的标定设备。例一，在机械本体上预留安装位置，先利用水平仪或惯性传感器测量机器人安装平面的水平度，再把装有水平仪或惯性传感器的装置安装在机械本体相应位置上，分别测出该安装位置与安装平面之间的角度，推算机器人各个关节的零位位置。例二，在机械本体上预留孔位，设计一种插销装置，只有当机器人关节旋转到特定位置时插销才能插到位，通过该特定装置来推算零点位置。例三，在机械本体上预留安装位置，设计一种碰撞装置，将碰撞装置安装在机械本体上的安装位置上，当机器人关节旋转到特定位置时发生碰撞，机器人控制器通过碰撞检测，根据发生碰撞的位置来推算零点位置。如果机器人经过维修，需要进行拆装或电机更换，会使零位信息不匹配，则需要重新标定。根据上述的这些零位标定技术都需要依赖额外的设备和专业的工程人员，并且通常需要在客户现场进行零位标定，耗费人力物力，具有诸多不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供方便、准确、自动实现零位标定的多关节机器人及其零位标定方法、装置和计算机可读介质。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多关节机器人的零位标定方法，所述多关节机器人包括底座、大臂和小臂，所述大臂位于第二关节和第三关节之间，所述小臂位于第四关节和机器人末端之间，包括：控制所述小臂的小臂轴线与所述底座的底座安装平面平行；控制第一关节匀速旋转，所述第一关节位于第一初始位置，通过小臂惯性传感器获取所述小臂的第一动态加速度信息，根据所述第一动态加速度信息、大臂长度和所述小臂惯性传感器的位置计算第一偏转角，控制所述第二关节和所述第三关节旋转所述第一偏转角，使所述第二关节和所述第三关节位于各自的零位；控制所述第四关节从第四初始位置旋转至目标位置，通过所述小臂惯性传感器获取所述小臂的第一加速度信息，根据所述第一加速度信息计算所述第四关节的第四偏转角，控制所述第四关节从所述第四初始位置旋转所述第四偏转角，使所述第四关节位于其零位；以及控制所述第二关节和所述第三关节移动以使所述小臂中的电磁线圈位于靠近所述底座的目标位置，控制所述电磁线圈两端的电压使所述电磁线圈分别产生方向相反的第一磁场和第二磁场，读取所述底座中的磁力计的磁力计数据，所述磁力计数据包括所述第一磁场对应的第一矢量和所述第二磁场对应的第二矢量，使所述第一矢量和所述第二矢量相减获得第三矢量，获得所述第三矢量投影在所述底座安装平面上的第三投影矢量，根据所述磁力计的安装方向和所述第三投影矢量的当前方向计算第二偏转角，控制所述第一关节旋转所述第二偏转角，使所述第一关节位于其零位，其中，所述磁力计的安装方向和所述第一关节的零位方向重合。

在本申请的一实施例中，控制所述小臂的小臂轴线与所述底座的底座安装平面平行的步骤包括：当所述第一关节静止在所述第一初始位置时，通过所述小臂惯性传感器获取所述小臂的初始加速度信息；控制所述第一关节匀速旋转，通过所述小臂惯性传感器获取所述小臂的初始动态加速度信息；根据所述初始加速度信息和所述初始动态加速度信息计算所述小臂与所述底座安装平面之间的第一夹角；以及控制所述第二关节或所述第三关节旋转所述第一夹角，使所述小臂轴线与所述底座的底座安装平面平行。