一种机器人的柔性跟踪定位系统及跟踪定位方法

1.一种机器人的柔性跟踪定位系统，包括机器人控制器、视觉模块、机器人本体、工件直线传动机构及编码器，其特征在于，
所述机器人控制器分别与所述视觉模块、机器人本体及编码器信号连接，所述机器人控制器还通过一附加伺服放大器与一个机器人直线轨道信号连接；
所述视觉模块安装在所述机器人本体上；
所述编码器安装在所述工件直线传动机构上；
所述机器人本体安装在所述机器人直线轨道上。
2.根据权利要求1所述的机器人的柔性跟踪定位系统，其特征在于，所述视觉模块通过视觉接口与所述机器人控制器信号连接。
3.根据权利要求1所述的机器人的柔性跟踪定位系统，其特征在于，所述视觉模块为2D相机。
4.一种机器人的柔性跟踪定位方法，执行于如权利要求1所述的机器人的柔性跟踪定位系统，其特征在于，所述跟踪定位方法包括以下步骤：
步骤一，所述机器人本体位于机器人直线轨道的初始位置；
步骤二，所述编码器判断工件是否进入工作区域，当工件进入工作区域，则进入步骤三，当工件没有进入工作区域，则继续等待；
步骤三，所述机器人直线轨道跟踪所述工件直线传动机构运行；
步骤四，所述视觉模块对工件拍照获取工件的位置图像并传送给所述机器人控制器；
步骤五，所述机器人控制器计算当前的工件与基准位置的工件之间的偏移量；
步骤六，所述机器人控制器将偏移量加入机器人本体的运动轨迹后对工件完成操作。
5.根据权利要求4所述的机器人的柔性跟踪定位方法，其特征在于，执行所述步骤五时，所述偏移量包括x轴向的平移偏差Δx、y轴向的平移偏差Δy及旋转偏差R。

一种机器人的柔性跟踪定位系统及跟踪定位方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于机器人的自动化生产线，具体涉及一种机器人的柔性跟踪定位系统及跟踪定位方法。\n背景技术\n[0002] 在生产线中，存在着机器人对位于直线传送带上的工件进行操作的需求。一般来说，机器人在处理直线传送带上的工件的方式是需要将传送带静止的，即将工件固定化之后，按照固定的方式来进行操作。这种工作方式需要在直线传送带之间插入固定平台或停止工位。然而当工艺要求工件必须在传送带上连续运动不能停止时，这种传统的方式就不能适用了。为了解决一边跟踪直线运动的工件，机器人一边工作，机器人行业内提出了线性跟踪的技术，其特点是让机器人利用自身的运动能力来跟踪工件传送带的运动，这就要受到机器人自身工作范围的影响，因此跟踪的距离不会很长。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种机器人的柔性跟踪定位系统及跟踪定位方法，它能使直线跟踪的距离不局限于机器人自身的运动范围，从而大大加长了跟踪距离，还能使机器人在跟踪的同时检测被跟踪工件的位置偏移情况，并调整机器人的运动轨迹，实现机器人柔性地进行轨道跟踪及定位操作。\n[0004] 实现上述目的的一种技术方案是：一种机器人的柔性跟踪定位系统，包括机器人控制器、视觉模块、机器人本体、工件直线传动机构及编码器，其中，所述机器人控制器分别与所述视觉模块、机器人本体及编码器信号连接，所述机器人控制器还通过一附加伺服放大器与一个机器人直线轨道信号连接；所述视觉模块安装在所述机器人本体上；所述编码器安装在所述工件直线传动机构上；所述机器人本体安装在所述机器人直线轨道上。\n[0005] 上述的机器人的柔性跟踪定位系统，其中，所述视觉模块通过视觉接口与所述机器人控制器信号连接。\n[0006] 上述的机器人的柔性跟踪定位系统，其中，所述视觉模块为2D相机。\n[0007] 实现上述目的的另一种技术方案是：一种机器人的柔性跟踪定位方法，执行于上述的机器人的柔性跟踪定位系统，所述跟踪定位方法包括以下步骤：\n[0008] 步骤一，所述机器人本体位于机器人直线轨道的初始位置；\n[0009] 步骤二，所述编码器判断工件是否进入工作区域，当工件进入工作区域，则进入步骤三，当工件没有进入工作区域，则继续等待；\n[0010] 步骤三，所述机器人直线轨道跟踪所述工件直线传动机构运行；\n[0011] 步骤四，所述视觉模块对工件拍照获取工件的位置图像并传送给所述机器人控制器；\n[0012] 步骤五，所述机器人控制器计算当前的工件与基准位置的工件之间的偏移量；\n[0013] 步骤六，所述机器人控制器将偏移量加入机器人本体的运动轨迹后对工件完成操作。\n[0014] 上述的机器人的柔性跟踪定位方法，其中，执行所述步骤五时，所述偏移量包括x轴向的平移偏差Δx、y轴向的平移偏差Δy及旋转偏差R。\n[0015] 本发明的机器人的柔性跟踪定位系统及跟踪定位方法的技术方案与现有技术相比具有以下优点：\n[0016] 1）机器人能够在机器人直线轨道上跟踪在工件直线传动机构上的工件，使得机器人直线跟踪的距离不受机器人自身运动范围的局限，从而大大加长了直线跟踪距离；\n[0017] （2）驱动机器人直线轨道的伺服电机和机器人本体的伺服电机都是由机器人控制器控制的，因此跟踪功能集成在机器人自身控制之中，操作方便，结构紧凑；\n[0018] （3）采用将机器人直线轨道的跟踪技术与视觉技术相结合，能够使机器人在轨道跟踪的同时，使用视觉技术检测被跟踪工件的位置偏移情况，机器人控制器根据工件的偏移调整机器人的运动轨迹，实现机器人柔性地进行轨道跟踪及定位操作。\n附图说明\n[0019] 图1为本发明的机器人的柔性跟踪定位系统的结构示意图；\n[0020] 图2为本发明的机器人的柔性跟踪定位方法的工作流程图；\n[0021] 图3为本发明的机器人的柔性跟踪定位方法中执行步骤五的原理图。\n具体实施方式\n[0022] 为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：\n[0023] 请参阅图1，本发明的一种机器人的柔性跟踪定位系统，包括机器人控制器1、视觉接口2、视觉模块3、机器人本体4、工件直线传动机构5、编码器6、机器人直线轨道7及附加伺服放大器8，其中，\n[0024] 机器人控制器1采用发那科R-30iA机器人控制器，该机器人控制器1通过视觉接口\n2与视觉模块3信号连接，机器人控制器1还分别与机器人本体4、编码器6及附加伺服放大器\n8信号连接，附加伺服放大器8与机器人直线轨道7信号连接；\n[0025] 编码器6安装在工件直线传动机构5上；\n[0026] 机器人本体3安装在机器人直线轨道7上；\n[0027] 视觉模块3为2D相机并安装在机器人本体4上；\n[0028] 本发明的机器人的柔性跟踪定位系统，其中的编码器6用于获取工件直线传动机构5的运动速度及移动距离并将该信息反馈给机器人控制器1；机器人控制器1根据接收到编码器6的信息后控制附加伺服放大器8，机器人直线轨道7通过附加伺服放大器8接受机器人控制器1的指令跟踪工件直线传动机构5运动相同的距离，从而实现机器人直线轨道7跟踪工件直线传动机构5运动，实现机器人本体4与工件直线传动机构5上的工件之间的相对位置保持不变。安装于机器人本体4上的视觉模块3在机器人直线轨道7跟踪的开始就对工件进行拍照，获取工件在工件直线传动机构5上的图像，机器人控制器1通过获得的图像计算出该工件与基准位置的工件之间的偏移量，再将该偏移量带入机器人本体4的工作轨迹，这样不论工件在工件直线传动机构5上处于什么位置，机器人本体4都可以对工件进行操作。\n[0029] 再请参阅图2，本发明的一种机器人的柔性跟踪定位方法，执行于上述本发明的机器人的柔性跟踪定位系统并包括以下步骤：\n[0030] 步骤一101，机器人本体位于机器人直线轨道的初始位置；\n[0031] 步骤二102，编码器判断工件是否进入工作区域，当工件进入直线传动机构5的工作区域，则进入步骤三，当工件没有进入直线传动机构5的工作区域，则继续等待；\n[0032] 步骤三103，机器人直线轨道跟踪工件直线传动机构运行，此时机器人本体与工件的相对位置不变；\n[0033] 步骤四104，视觉模块对工件拍照获取工件的位置图像并通过接口模块传送给机器人控制器；\n[0034] 步骤五105，机器人控制器计算当前的工件9’与基准位置的工件9之间的偏移量，该偏移量包括x轴向的平移偏差Δx、y轴向的平移偏差Δy及旋转偏差R（见图3）；\n[0035] 步骤六106，机器人控制器将偏移量加入机器人本体的运动轨迹（不含机器人直线轨道7的运动轨迹）后对工件完成操作，结束本次跟踪，机器人本体回到准备位置，等待下一个工件进入工件直线传动机构5的工作区域，再开始跟踪。\n[0036] 本发明的机器人的柔性跟踪定位系统及跟踪定位方法的特点是：根据编码器的反馈直接控制机器人直线轨道跟随工件直线传送机构的运动。本发明机器人的柔性跟踪定位系统具有硬件紧凑，易于使用，整体控制高度集成的优势，还能够自适应工件在直线运动机构上的移动位置，即视觉结果不受轨道跟踪的影响并且视觉结果能够作为偏移量直接加入机器人本体的运动轨迹。\n[0037] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。