机器人加工轮廓误差补偿方法、装置及介质

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地，涉及一种机器人加工轮廓误差补偿方法、装置及介质。

背景技术

工业机器人被广泛应用于切削加工、焊接、搬运、装配等领域，同时凭借其任务柔性高、制造和维护成本较低等优势，有效地弥补了机床加工的缺陷，为大型复杂零件的加工提供了新思路。然而工业机器人存在绝对定位精度不足、刚度低等缺路，导致其在高精度切削加工中出现较大的制造误差，从而限制了工业机器人的推广和应用。

目前补偿机器人末端轮廓误差主要采用伪目标补偿法，补偿方法的流程如下，获取所有任意t时刻下目标位置曲线和实际位置曲线之间的轮廓误差，进而得到任意t时刻下的误差方向向量，然后将误差方向向量对应地叠加到目标位置点上，最终得到补偿后的下发位置点。该方法采用镜像补偿策略，能够有效的减小机器人加工轮廓误差。

然而机器人的误差方向向量(补偿量)通常较大，并且其控制系统的通讯周期较小，通常是1ms，所以将补偿量对应地叠加到目标位置点上后，必然会影响下发速度的平滑性，导致机器人末端出现颤振、抖动等问题，进而影响轮廓误差的补偿效果。

发明内容

提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种机器人加工轮廓误差补偿方法、装置及介质，以解决现有技术存在的机器人轮廓误差补偿后下发速度不平滑且末端容易出现颤振、抖动的问题。

根据本发明的第一方案，提供了一种机器人加工轮廓误差补偿方法，所述方法包括：

获取机器人加工的G代码指令点以及目标位置点；

基于所述目标位置点确定所述G代码指令点对应的实际位置点B，并计算实际位置点B与目标位置之间的轮廓误差；

基于所述轮廓误差，确定补偿后的G代码指令点；

基于所述补偿后的G代码指令点，进行速度规划，得到补偿后的下发位置点。

进一步地，所述目标位置点和实际位置点为任意t时刻下目标位置和实际位置所对应的数据点。

进一步地，所述基于所述目标位置点确定所述G代码指令点对应的实际位置点B，包括：

基于样条曲线拟合获取的目标位置点，确定目标位置曲线，以所述目标位置曲线上与G代码指令点距离最近的点A作为G代码指令点所对应的目标位置点；

遍历所有的目标位置点，获取点A前后两个时刻的目标位置点；

基于所述的两个目标位置点，确定对应的t时刻和t+1时刻下实际位置点；

基于点A与所述两个目标位置点的平面位置关系，确定G代码指令点对应的实际位置点B。

进一步地，所述基于点A与所述两个目标位置点的平面位置关系，确定G代码指令点对应的实际位置点B，包括：

利用过点A向所述两个目标位置点所在直线做出的垂线，计算t时刻下目标位置点与垂足构成的线段长度，并与两个目标位置点构成的线段长度计算比值得到比值关系；

基于所述比值关系，在两个目标位置点对应的t时刻和t+1时刻下实际位置点构成的线段上，确定G代码指令点对应的实际位置点B。

进一步地，基于所述轮廓误差，确定补偿后的G代码指令点，包括：

基于样条曲线拟合获取的目标位置，确定目标位置曲线，计算G代码指令点对应的实际位置点B与目标位置曲线之间的轮廓误差；

基于所述轮廓误差，确定误差方向向量，并将所述误差方向向量对应地叠加到G代码指令点上，得到补偿后的G代码指令点。

进一步地，所述基于所述补偿后的G代码指令点，进行速度规划，得到补偿后的下发位置点，包括：

基于补偿后的G代码指令点，采用梯形加减速算法，对所述G代码指令点重新进行速度规划；

基于速度规划的结果，得到任意t时刻下新的下发位置点。

根据本发明的第二技术方案，提供一种机器人加工轮廓误差补偿装置，所述装置包括：

数据获取单元，被配置为获取机器人加工的G代码指令点以及目标位置点；

误差计算单元，被配置为基于所述目标位置点确定所述G代码指令点对应的实际位置点B，并计算实际位置点B与目标位置之间的轮廓误差；

补偿确定单元，被配置为基于所述轮廓误差，确定补偿后的G代码指令点；

下发数据获取单元，被配置为基于所述补偿后的G代码指令点，进行速度规划，得到补偿后的下发位置点。

进一步地，所述误差计算单元被进一步配置为：

基于样条曲线拟合获取的目标位置点，确定目标位置曲线，以所述目标位置曲线上与G代码指令点距离最近的点A作为G代码指令点所对应的目标位置点；

遍历所有的目标位置点，获取点A前后两个时刻的目标位置点；

基于所述的两个目标位置点，确定对应的t时刻和t+1时刻下实际位置点；

基于点A与所述两个目标位置点的平面位置关系，确定G代码指令点对应的实际位置点B。

进一步地，所述补偿确定单元被进一步配置为：

基于样条曲线拟合获取的目标位置，确定目标位置曲线，计算G代码指令点对应的实际位置点B与目标位置曲线之间的轮廓误差；

基于所述轮廓误差，确定误差方向向量，并将所述误差方向向量对应地叠加到G代码指令点上，得到补偿后的G代码指令点。

根据本发明的第三技术方案，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的方法。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明通过求解G代码指令点所对应的目标位置点A和实际位置点B，进而求得G代码指令点处的误差方向向量，基于误差方向向量生成新的G代码指令点，然后对其进行速度规划，利用速度规划算法保证补偿后的下发速度的平滑性，最终得到补偿后的下发位置点，本发明极大的提高了机器人加工的位置精度，解决了补偿后下发速度不平滑的问题，此外，本发明仅需计算G代码指令点处的误差方向向量，大大降低了计算量，提升了轮廓误差补偿的效率。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的一种机器人加工轮廓误差补偿方法的整体流程图；

图2示出了根据现有技术的一种机器人加工轮廓误差补偿方法的原理图；

图3示出了根据本发明实施例的一种机器人加工轮廓误差补偿方法的原理图；

图4示出了根据本发明实施例的一种机器人加工轮廓误差补偿装置的结构图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。

图1示出了根据本发明实施例的一种机器人加工轮廓误差补偿方法的整体流程图，如图1所示，本发明实施例提供一种机器人加工轮廓误差补偿方法，该方法包括如下步骤S110-S140。

步骤S110，获取机器人加工的G代码指令点以及目标位置点。

示例性地，在机器人控制系统中读取G代码指令点、目标位置数据和实际位置数据。其中所述目标位置点和实际位置点为任意t时刻下目标位置和实际位置所对应的数据点。

步骤S120，基于所述目标位置点确定所述G代码指令点对应的实际位置点B，并计算实际位置点B与目标位置之间的轮廓误差。

在一些实施例中，采用样条曲线拟合获取的目标位置，得到目标位置曲线，找到该曲线上与G代码指令点G

点A必然处于目标位置的任意t时刻和t+1时刻之间，遍历所有的目标位置点，找出点A前后两个时刻的目标位置点，即A

步骤S130，基于所述轮廓误差，确定补偿后的G代码指令点。

在一些实施例中，基于求得的轮廓误差

步骤S140，基于所述补偿后的G代码指令点，进行速度规划，得到补偿后的下发位置点。

在一些实施例中，对于补偿后的G代码指令点G

下面本实施例将本实施例与现有方法进行比较以充分说明本发明的进步性。

图2示出了根据现有技术的一种机器人加工轮廓误差补偿方法的原理图，如图2所示，现有技术方法的原理如下：

获取所有任意t时刻下目标位置曲线和实际位置曲线之间的轮廓误差

根据如上现有技术的方法流程，其在机器人的误差方向向量

图3示出了根据本发明实施例的一种机器人加工轮廓误差补偿方法的原理图，相比于现有技术方法，如图3所示，本发明实施例的方法，利用G代码指令点G

图4示出了根据本发明实施例的一种机器人加工轮廓误差补偿装置的结构图，本发明实施例提供一种机器人加工轮廓误差补偿装置，如图4所示，该装置400包括：

数据获取单元401，被配置为获取机器人加工的G代码指令点以及目标位置点；

误差计算单元402，被配置为基于所述目标位置点确定所述G代码指令点对应的实际位置点B，并计算实际位置点B与目标位置之间的轮廓误差；

补偿确定单元403，被配置为基于所述轮廓误差，确定补偿后的G代码指令点；

下发数据获取单元404，被配置为基于所述补偿后的G代码指令点，进行速度规划，得到补偿后的下发位置点。

在一些实施例中，所述目标位置点和实际位置点为任意t时刻下目标位置和实际位置所对应的数据点。

在一些实施例中，所述误差计算单元被进一步配置为：基于样条曲线拟合获取的目标位置点，确定目标位置曲线，以所述目标位置曲线上与G代码指令点距离最近的点A作为G代码指令点所对应的目标位置点；遍历所有的目标位置点，获取点A前后两个时刻的目标位置点；基于所述的两个目标位置点，确定对应的t时刻和t+1时刻下实际位置点；基于点A与所述两个目标位置点的平面位置关系，确定G代码指令点对应的实际位置点B。

在一些实施例中，所述误差计算单元被进一步配置为：利用过点A向所述两个目标位置点所在直线做出的垂线，计算t时刻下目标位置点与垂足构成的线段长度，并与两个目标位置点构成的线段长度计算比值得到比值关系；基于所述比值关系，在两个目标位置点对应的t时刻和t+1时刻下实际位置点构成的线段上，确定G代码指令点对应的实际位置点B。

在一些实施例中，所述补偿确定单元被进一步配置为：基于样条曲线拟合获取的目标位置，确定目标位置曲线，计算G代码指令点对应的实际位置点B与目标位置曲线之间的轮廓误差；基于所述轮廓误差，确定误差方向向量，并将所述误差方向向量对应地叠加到G代码指令点上，得到补偿后的G代码指令点。

在一些实施例中，所述下发数据获取单元被进一步配置为：基于补偿后的G代码指令点，采用梯形加减速算法，对所述G代码指令点重新进行速度规划；基于速度规划的结果，得到任意t时刻下新的下发位置点。

需要说明的是，本实施例所述的装置与在先阐述的方法属于同一技术思路，能够起到的同样的技术效果，此处不赘述。

本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上各个实施例所述的方法。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的发明的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的发明的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。