用于工业机器人调试的方法、使用该方法的工业机器人系统和控制系统技术方案

因此本发明专利技术的目的是提供一种用于校准触摸屏的触摸屏坐标系的方法和使用该方法的工业机器人系统和控制系统，该方法利用用于工业机器人调试的工业机器人的工业机器人坐标系，其中：触摸屏被布置在工业机器人的工作范围内。该方法包括：将末端执行器附接至工业机器人；(a)以柔顺的方式使工业机器人移动，直到末端执行器的触笔接触触摸屏上的点；(b)当末端执行器的触笔接触触摸屏的点时，记录末端执行器的触笔在工业机器人坐标系中的位置；(c)记录触摸屏上的接触点在触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(a)、(b)和(c)以用于触摸屏上的至少另两次接触，其中至少三个接触点中的两个接触点限定出平行于工业机器人坐标系的X轴或Y轴的线，并且至少三个接触点中的另一个接触点被远离线布置；以及基于末端执行器触笔的至少三个位置和接触点的至少三个位置来计算工业机器人坐标系与触摸屏坐标系之间的关系。经校准的触摸屏适合用作多功能工具以用于各种类型的工业机器人调试、例如绝对准确度校准、手眼校准和路径生成与修正。它对于提高工业机器人系统的集成度很有帮助，降低了系统复杂性和成本。这在为了小部件组装而工业机器人在紧凑的局部工作区域中的绝对准确度特别重要的情况下特别有用。

Method for industrial robot debugging, industrial robot system and control system using this method

The purpose of the invention is therefore provided for a touch screen calibration method for touch screen coordinate system and using the method of industrial robot system and control system, the method is used for the industrial robot industrial robot debugging industrial robot coordinate system, including: the touch screen is arranged in the industrial robot working range. The method includes: the end effector attached to the robot; (a) a compliant way to make industrial robots move, until the end effector is contact stylus on the touch screen; (b) when the end effector is contact stylus touch screen when recording the end effector of the stylus in the industrial robot coordinate position; (C) the position of the point contact records on the touch screen on the touch screen in the coordinate system; repeat step (a), (b) and (c) for the touch screen at least another two contact, of which at least three contact points in two. Contact defines a X axis or Y axis parallel to the robot coordinate system, and at least three contact points in another contact point is far away from the line; and at least three positions of the end effector of the stylus at least three position and the contact point is calculated based on the industrial robot coordinate system and The relationship between the touch screen coordinates. The calibrated touch screen is suitable for multi-function tools for various types of industrial robot debugging, such as absolute accuracy calibration, hand eye calibration and path generation and correction. It helps to improve the integration of the industrial robot system, and reduces the complexity and cost of the system. This is especially useful for the assembly of small components and the absolute accuracy of the industrial robot in a compact, local working area.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于工业机器人调试的方法、使用该方法的工业机器人系统和控制系统
本专利技术涉及程序控制的工业机器人，并且特别地涉及用于工业机器人调试的方法、使用该方法的工业机器人系统和控制系统。
技术介绍
工业机器人调试在当前的机器人应用中是枯燥乏味的、重复的、依赖于操作者的。特别地，在机器人单元搭建、恢复和复制上花费相当多的工程时间和精力。已提出用于工业机器人调试的很多解决方案，并且为各种调试任务设计了各种解决方案，诸如工具中心点(TCP)校准、工作对象校准、机器人运动学校准、手眼校准和路径生成与修正。专利WO2006079617A1公开一种用于具有工具的机器人的TCP校准装置，其具有基于确定的位置来计算机器人工具的中心点的位置的计算模块。装置具有用于捕获机器人工具的针对多个不同工具取向的图像的照相机，和用于基于图像来确定机器人工具在取向上的位置的图像处理单元。计算模块基于所确定的位置来计算机器人工具的中心点的位置。为了执行绝对准确度校准的不同任务，例如优化工业机器人的运动学参数，专利EP1120204A2教导工业机器人校准涉及使用被相对于机器人基座校准的测量触笔将机器人移动到具有已知绝对坐标的三个或更多参考标记和使用参考标记来确定机器人的姿态。机器人的针对参考标记的相对坐标通过坐标变换被变换成绝对坐标。进一步的不同任务是关于在机器人单元中手眼校准固定照相机配置。目的是算出照相机与工业机器人基座之间的位置和取向关系。专利WO2014161603A1在其专利技术背景部分中描述了用以确定照相机的外在参数的传统途径是将照相机朝向2D(二维)棋盘校准。接着通过首先限定机器人TCP(工具中心点)并接着将指向工具轻推至棋盘的限定工作对象的点而手动地指明对应的框架。接着照相机的坐标系与机器人的坐标系之间的关系可以被确定。又另一不同任务涉及通过工业机器人编程进行的路径生成和修正。WO2004108363A1谈到了用于例如工业机器人的、基于运行程序指令之后获得的姿态与期望的姿态之间的差异，通过调整微调坐标系来进行的微调。在针对微调坐标系中的选定的姿态产生指令之前，在该系统中计算出选定的姿态。在确定运行程序指令之后所获得的姿态与期望的姿态之间的差异之前，由机器人运行程序指令。基于差异来调整微调坐标系。期望一种用于多个任务的工业机器人调试系统。例如，调试工程师希望看到用于各种调试任务的功能在一个工业机器人单元中实施，例如TCP校准、绝对精度校准、手眼校准和路径生成与修正。然而，在一个机器人单元中将用于各种调试任务的各种系统单纯地并置具有缺点，例如相对高的系统复杂性和成本。另外，将各种调试系统放到一起使得机器人单元占据相对大的空间。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种用于校准触摸屏的触摸屏坐标系的方法，该方法利用用于工业机器人调试的工业机器人的工业机器人坐标系，其中：触摸屏被布置在工业机器人的工作范围内，该方法包括：将末端执行器附接至工业机器人；(a)以柔顺的方式使工业机器人移动，直到末端执行器的触笔接触触摸屏上的点；(b)当末端执行器的触笔接触触摸屏的点时，记录末端执行器的触笔在工业机器人坐标系中的位置；(c)记录触摸屏上的接触点在触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(a)、(b)和(c)，以用于触摸屏上的至少另两次接触，其中至少三个接触点中的两个接触点限定平行于工业机器人坐标系的X轴或Y轴的线，并且至少三个接触点中的另一个接触点被远离线布置；以及基于末端执行器触笔的至少三个位置和接触点的至少三个位置来计算工业机器人坐标系与触摸屏坐标系之间的关系。经校准的触摸屏适合用作多功能工具以用于各种类型的工业机器人调试，例如绝对准确度校准、手眼校准和路径生成与修正。它对于提高工业机器人系统的集成度很有帮助，降低了系统复杂性和成本。这在为了小部件组装而工业机器人在紧凑的局部工作区域中的绝对准确度特别重要的情况下特别有用。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于校准被附接至工业机器人的工具的工具中心点的方法，该方法利用工业机器人的工业机器人坐标系，其中：触摸屏被布置在工业机器人的工作范围内，该方法包括：(d)以柔顺的方式使工业机器人移动，直到工具的工具中心点接触触摸屏上的点；(e)当工业机器人接触触摸屏的点时，记录工业机器人在工业机器人坐标系中的姿势；(f)记录触摸屏上的接触点在触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(d)、(e)和(f)，以用于触摸屏上的至少另两次接触，其中当工具接触触摸屏时，工具被以不同的姿态布置；以及基于工业机器人的至少三个姿势和接触点的至少三个位置来计算工具中心点在工业机器人坐标系中的位置。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于优化另一工业机器人的运动学参数的方法，其中：触摸屏被布置在另一工业机器人的工作范围内，并且触摸屏的触摸屏坐标系已根据前述的方法利用工业机器人的工业机器人坐标系进行了校准，该前述的方法用于利用工业机器人坐标系来校准触摸屏的触摸屏坐标系，该用于优化另一工业机器人的运动学参数的方法包括：将末端执行器附接至另一工业机器人，该另一工业机器人的基座被布置在与工业机器人相同的位置；(g)以柔顺的方式使另一工业机器人移动，直到末端执行器的触笔接触触摸屏上的点；(h)当末端执行器触笔接触触摸屏上的点时，记录另一工业机器人在工业机器人坐标系中的姿势；(i)记录触摸屏上的接触点在触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(g)、(h)和(i)，以用于触摸屏上的至少另一次接触，其中接触的数目等于或高于另一工业机器人的运动学参数的数目；基于另一工业机器人的至少两个姿势、接触点的至少两个位置和工业机器人坐标系与触摸屏坐标系之间的关系来优化另一工业机器人的运动学参数。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于利用工业机器人的工业机器人系统来校准照相机的照相机坐标系的方法，其中：触摸屏被布置在工业机器人的工作范围内，并且触摸屏的触摸屏坐标系已根据前述的方法利用工业机器人的工业机器人坐标系进行了校准，该前述的方法用于利用工业机器人坐标系来校准触摸屏的触摸屏坐标系，该用于校准照相机的照相机坐标系的方法包括：(j)在触摸屏上显示图案；(k)确定图像上的点在触摸屏坐标系中的位置；(l)拍摄图案的图像；(m)确定图像上的点在照相机坐标系中的位置；针对在触摸屏上旋转的图案，重复步骤(j)、(k)和(m)至少一次；基于至少两个拍摄的图像，借助于图像识别来计算照相机坐标系与触摸屏坐标系之间的关系；基于照相机坐标系与触摸屏坐标系之间的关系和触摸屏坐标系与工业机器人坐标系之间的关系来计算工业机器人坐标系与照相机坐标系之间的关系。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于对工业机器人编程的方法，其中：触摸屏被布置在工业机器人的工作范围内，并且触摸屏的触摸屏坐标系已根据前述的方法利用工业机器人的工业机器人坐标系进行了校准，该前述的方法用于利用工业机器人坐标系来校准触摸屏的触摸屏坐标系，该用于对工业机器人编程的方法包括：在触摸屏上设定目标路径；记录目标路径上的目标点在触摸屏坐标系中的位置；基于目标路径上的点在触摸屏坐标系中的位置、工业机器人坐标系与触摸屏坐标系之间的关系和工业机器人的运动学模型来计算工业机器人在工业机器人坐标系中的应该达到和沿着目标路径移动的工业机器人姿势；以柔顺的方式使工业机器人以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准触摸屏的触摸屏坐标系的方法，所述方法利用用于工业机器人调试的工业机器人的工业机器人坐标系，其中：所述触摸屏被布置在所述工业机器人的工作范围内，所述方法包括：将末端执行器附接至所述工业机器人；(a)以柔顺的方式使所述工业机器人移动，直到所述末端执行器的触笔接触所述触摸屏上的点；(b)当所述末端执行器的所述触笔接触所述触摸屏的所述点时，记录所述末端执行器的所述触笔在所述工业机器人坐标系中的位置；(c)记录所述触摸屏上的所述接触点在所述触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(a)、(b)和(c)，以用于所述触摸屏上的至少另两次接触，其中至少三个所述接触点中的两个接触点限定平行于所述工业机器人坐标系的X轴或Y轴的线，并且至少三个所述接触点中的另一个接触点被远离所述线布置；以及基于所述末端执行器触笔的至少三个所述位置和所述接触点的至少三个所述位置来计算所述工业机器人坐标系与所述触摸屏坐标系之间的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于校准触摸屏的触摸屏坐标系的方法，所述方法利用用于工业机器人调试的工业机器人的工业机器人坐标系，其中：所述触摸屏被布置在所述工业机器人的工作范围内，所述方法包括：将末端执行器附接至所述工业机器人；(a)以柔顺的方式使所述工业机器人移动，直到所述末端执行器的触笔接触所述触摸屏上的点；(b)当所述末端执行器的所述触笔接触所述触摸屏的所述点时，记录所述末端执行器的所述触笔在所述工业机器人坐标系中的位置；(c)记录所述触摸屏上的所述接触点在所述触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(a)、(b)和(c)，以用于所述触摸屏上的至少另两次接触，其中至少三个所述接触点中的两个接触点限定平行于所述工业机器人坐标系的X轴或Y轴的线，并且至少三个所述接触点中的另一个接触点被远离所述线布置；以及基于所述末端执行器触笔的至少三个所述位置和所述接触点的至少三个所述位置来计算所述工业机器人坐标系与所述触摸屏坐标系之间的关系。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述末端执行器对于所述工业机器人处于固定关系。3.根据权利要求1所述的方法，其中：所述末端执行器的触笔适于相对于所述工业机器人可以自适应地伸缩。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中：所述工业机器人借助于力控制来移动。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：所述触摸屏向所述工业机器人发送指示发生所述接触的信号。6.一种用于校准被附接至工业机器人的工具的工具中心点的方法，所述方法利用工业机器人的工业机器人坐标系，其中：触摸屏被布置在所述工业机器人的工作范围内，所述方法包括：(d)以柔顺的方式使所述工业机器人移动，直到所述工具的所述工具中心点接触所述触摸屏上的点；(e)当所述工具的所述工具中心点接触所述触摸屏的所述点时，记录所述工业机器人在所述工业机器人坐标系中的姿势；(f)记录所述触摸屏上的所述接触点在所述触摸屏坐标系中的位置；重复步骤(d)、(e)和(f)，以用于所述触摸屏上的至少另两次接触，其中当所述工具接触所述触摸屏时，所述工具被以不同的姿态布置；以及基于所述工业机器人的至少三个所述姿势和所述接触点的至少三个所述位置来计算所述工具中心点在所述工业机器人坐标系中的位置。7.一种用于优化另一工业机器人的运动学参数的方法，其中：触摸屏被布置在所述另一工业机器人的工作范围内，并且所述触摸屏的触摸屏坐标系已利用根据权利要求1至4中的任一项所述的工业机器人的所述工业机器人坐标系进行了校准，所述方法包括：将末端执行器附接至所述另一工业机器人，所述另一工业机器人的基座被布置在与所述工业机器人相同的位置；(g)以柔顺的方式使所述另一工业机器人移动，直到所述末端执行器的触笔接触所述触摸屏上的点；(h)当所述末端执行器触笔接触所述触摸屏上的点时，记录所述另一工业机器人在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾颢，李庆伟，李劲松，田冀焕，亓利伟，王建疆，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH