机器人折弯跟随方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人折弯跟随方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

机器人折弯跟随，是指机器人末端通过吸盘等夹具将待折弯的板材放入折弯机中待折弯位姿，当折弯机的折弯刀向下运动的时候，机器人末端夹具抓板实时跟随。在整个跟踪过程中，要求机器人末端严格跟随折弯刀的下压动作，以确保不会脱板。

常见的折弯跟随方法是正向折弯跟随，即折弯刀向下运动，当进入压死点后，机器人开始跟随折弯刀的向下运动，进行同步的托板向上运动。但是部分应用需要机器人反向折弯跟随，实现折弯刀向下运动的同时，机器人能够跟随折弯刀的向下运动，抓板同步向下运动。

发明人发现，在折弯跟随时，机器人末端常见的吸盘等夹具无法准确示教，受重量影响，机器人对不同板材的抓取位姿绝对位姿不同，导致机器人的折弯跟随不精准。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种机器人折弯跟随方法、装置、电子设备及存储介质，可以提高机器人的折弯跟随精准性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种机器人折弯跟随方法，包括：

记录折弯开始点时，机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿；

获取折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离，根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，计算所述机器人折弯的跟随位姿；

根据所述跟随位姿控制所述机器人进行折弯跟随，直到所述折弯刀运动至卸荷点。

本发明的实施方式还提供了一种机器人折弯跟随装置，包括：起始位姿记录单元，用于记录折弯开始点时，机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿；

跟随位姿计算单元，用于记录获取折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离，根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，计算所述机器人折弯的跟随位姿；

折弯跟随单元，用于根据所述跟随位姿控制所述机器人进行折弯跟随，直到所述折弯刀运动至卸荷点。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的机器人折弯跟随方法。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的机器人折弯跟随方法。

在本发明的实施方式中，根据折弯开始点时机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿以及折弯机的折弯刀从加紧点开始向下的实时移动距离，可以实时计算所述机器人折弯的跟随位姿，根据所述跟随位姿进行折弯跟随不受待折弯的板材的初始抓取位置以及重量的影响，提高了机器人折弯跟随的精准性。

另外，所述根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，计算所述机器人折弯的跟随位姿，包括：

根据机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿(X0，Y0，Z0，R0)，其中，X0，Y0，Z0为折弯坐标系下的三轴坐标以及R0为机器人的初始姿态，计算折弯开始点时，机器人末端与板材之间的初始角度alpha＝atan2(Z0,X0)以及机器人末端距折弯坐标系原点的初始长度L＝sqrt(X0^2+Z0^2)；

根据所述实时移动距离di，计算板材的实时折弯角度theta＝atan2(w，di)，其中w为折弯机的下模槽的槽宽；根据所述起始位姿(X0，Y0，Z0，R0)、实时移动距离di、所述初始角度alpha、初始长度L以及板材的实时折弯角度theta，计算所述机器人折弯的跟随位置坐标[Xi,Yi,Zi]及所述机器人折弯的实时跟随姿态Ri：

Xi＝L*sin(theta-alpha)

Yi＝Y0

Zi＝L*cos(theta-alpha)+di

Ri＝RotY(Bi)*R0，其中，Bi＝theta–pi/2，pi代表圆周率，RotY(Bi)为所述机器人绕折弯坐标系的Y轴旋转的角度；

根据所述跟随位置坐标[Xi,Yi,Zi]及实时跟随姿态Ri，得到所述机器人折弯的跟随位姿。

另外，所述折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离根据折弯刀实时反馈的位姿直接获取，或者通过模拟折弯刀跟踪曲线获取。

另外，所述记录折弯开始点时，机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿，包括：

建立折弯坐标系；

机器人末端通过夹具将板材的待折位置至于折弯机的下模槽上，并经过后档块进行位姿校准后，将所述机器人的工具中心点的位姿从世界坐标系转换到折弯坐标系下。

另外，所述折弯坐标系以下模槽的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以Y轴方向的垂直面方向为X轴方向，以及由Y轴方向和X轴方向根据右手法则确定Z轴方向，所述折弯坐标系的原点为所述下模槽的纵向中心线上的任意一点。

另外，所述折弯跟随包括反向折弯跟随及正向折弯跟随。

附图说明

本发明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图像进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明的一实施例提供的机器人折弯跟随方法流程图；

图2是本发明另一实施例的机器人折弯跟随装置的结构示意图；

图3是本发明另一实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本实施方式的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本发明一实施方式涉及一种机器人折弯跟随方法，本实施方式记录折弯开始点时机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿，并记录折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离，根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，可以实时计算所述机器人折弯的跟随位姿，根据所述跟随位姿进行折弯跟随不受板材的初始抓取位姿以及重量的影响。

下面对本实施方式的机器人折弯跟随方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

如图1所示，在步骤101中，记录折弯开始点时，机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿。

本实施方式中，所述折弯开始点是指机器人末端通过吸盘等夹具将板材的待折位姿至于折弯机的下模槽上，并经过后档块进行位姿校准后的机器人的工具中心点的位置。

所述工具中心点是指机器人末端执行器(吸盘等夹具)的几何中心位姿，也称为工具坐标系原点。

本发明一具体实施例中，首先建立折弯坐标系，并在机器人末端通过夹具将板材的待折位置至于折弯机的下模槽上，并经过后档块进行位姿校准后，将所述机器人的工具中心点的位姿从世界坐标系转换到折弯坐标系下。

其中，所述下模槽是指安装在折弯机下部的模具组成的槽，其作用是支撑板材并固定其位置，保证得到正确的折弯角度和半径。所述折弯坐标系以下模槽的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以Y轴方向的垂直面方向为X轴方向，以及由Y轴方向和X轴方向根据右手法则确定Z轴方向，所述折弯坐标系的原点为所述下模槽的纵向中心线上的任意一点。

本发明实施例中，所述起始位姿为(X0，Y0，Z0，R0)，其中，X0，Y0，Z0为折弯坐标系下的三轴坐标以及R0为机器人的初始姿态。

在步骤102中，获取折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离，根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，计算所述机器人折弯的跟随位姿；

本发明一实施例中，当机器人末端处于折弯开始点后，折弯机启动折弯，折弯机的折弯刀从上死点下降至加紧点后，继续向下移动，本发明实施例记录所述折弯刀从加紧点向下的实时移动距离di。其中，所述上死点是指折弯刀的最高点，也是折弯刀的弯曲起始位置。所述加紧点是指在使用折弯机进行板材弯曲时，需要施加压力的位置。

所述折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离di可以根据折弯刀实时反馈的位姿直接获取，或者通过模拟折弯刀跟踪曲线获取。

进一步地，本发明实施例根据所述机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿以及所述实时移动距离di，计算所述机器人折弯的跟随位姿。

本发明其中一个实施方式中，所述根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，计算所述机器人折弯的跟随位姿，包括：

根据机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿(X0，Y0，Z0，R0)，其中，X0，Y0，Z0为折弯坐标系下的三轴坐标以及R0为机器人的初始姿态，计算折弯开始点时，机器人末端与板材之间的初始角度alpha＝atan2(Z0,X0)以及机器人末端距折弯坐标系原点的初始长度L＝sqrt(X0^2+Z0^2)；

根据所述实时移动距离di，计算板材的实时折弯角度theta＝atan2(w，di)，其中w为折弯机的下模槽的槽宽；

根据所述起始位姿(X0，Y0，Z0，R0)、实时移动距离di、所述初始角度alpha、初始长度L以及板材的实时折弯角度theta，计算所述机器人折弯的跟随位置坐标[Xi,Yi,Zi]及所述机器人折弯的实时跟随姿态Ri：

Xi＝L*sin(theta-alpha)

Yi＝Y0

Zi＝L*cos(theta-alpha)+di

Ri＝RotY(Bi)*R0，其中，Bi＝theta–pi/2，pi代表圆周率，RotY(Bi)为所述机器人绕折弯坐标系的Y轴旋转的角度；

根据所述跟随位置坐标[Xi,Yi,Zi]及实时跟随姿态Ri，得到所述机器人折弯的跟随位姿。

在步骤103中，根据所述跟随位姿控制所述机器人进行折弯跟随，直到所述折弯刀运动至卸荷点。

本发明实施例中，根据所述跟随位姿实时控制所述机器人的工具中心点进行移动，实现折弯跟随，直到所述折弯刀运动至卸荷点时，停止实时移动距离di的获取，并因此停止所述机器人的折弯跟随，整个折弯跟随动作结束。

其中，所述卸荷点是指在折弯完成后，将折弯刀从板材上解除压力的位置。

本实施方式根据折弯开始点时机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿以及折弯机的折弯刀从加紧点开始向下的实时移动距离，可以实时计算所述机器人折弯的跟随位姿，根据所述跟随位姿进行折弯跟随不受待折弯的板材的初始抓取位置以及重量的影响，提高了机器人折弯跟随的精准性。

应该了解，折弯跟随包括正向折弯跟随以及反向折弯跟随，本发明上述实施例中所述折弯跟随包括反向折弯跟随及正向折弯跟随。

上面方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明另一施方式涉及一种机器人折弯跟随装置，如图2所示，包括：起始位姿记录单元201，用于记录折弯开始点时，机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿；跟随位姿计算单元202，用于记录获取折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离，根据所述实时移动距离以及所述起始位姿，计算所述机器人折弯的跟随位姿；以及折弯跟随单元203，用于根据所述跟随位姿控制所述机器人进行折弯跟随，直到所述折弯刀运动至卸荷点。

在一个例子中，所述跟随位姿计算单元202通过下述方法计算所述机器人折弯的跟随位姿：

根据机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿(X0，Y0，Z0，R0)，其中，X0，Y0，Z0为折弯坐标系下的三轴坐标以及R0为机器人的初始姿态，计算折弯开始点时，机器人末端与板材之间的初始角度alpha＝atan2(Z0,X0)以及机器人末端距折弯坐标系原点的初始长度L＝sqrt(X0^2+Z0^2)；

根据所述实时移动距离di，计算板材的实时折弯角度theta＝atan2(w，di)，其中w为折弯机的下模槽的槽宽；

根据所述起始位姿(X0，Y0，Z0，R0)、实时移动距离di、所述初始角度alpha、初始长度L以及板材的实时折弯角度theta，计算所述机器人折弯的跟随位置坐标[Xi,Yi,Zi]及所述机器人折弯的实时跟随姿态Ri：

Xi＝L*sin(theta-alpha)

Yi＝Y0

Zi＝L*cos(theta-alpha)+di

Ri＝RotY(Bi)*R0，其中，Bi＝theta–pi/2，pi代表圆周率，RotY(Bi)为所述机器人绕折弯坐标系的Y轴旋转的角度；

根据所述跟随位置坐标[Xi,Yi,Zi]及实时跟随姿态Ri，得到所述机器人折弯的跟随位姿。

本实施方式中，所述折弯开始点是指机器人末端通过吸盘等夹具将板材的待折位姿至于折弯机的下模槽上，并经过后档块进行位姿校准后的机器人的工具中心点的位置。

所述工具中心点是指机器人末端执行器(吸盘等夹具)的几何中心位姿，也称为工具坐标系原点。

本发明一具体实施例中，首先建立折弯坐标系，并在机器人末端通过夹具将板材的待折位置至于折弯机的下模槽上，并经过后档块进行位姿校准后，将所述机器人的工具中心点的位姿从世界坐标系转换到折弯坐标系下。

其中，所述下模槽是指安装在折弯机下部的模具组成的槽，其作用是支撑板材并固定其位置，保证得到正确的折弯角度和半径。所述折弯坐标系以下模槽的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以Y轴方向的垂直面方向为X轴方向，以及由Y轴方向和X轴方向根据右手法则确定Z轴方向，所述折弯坐标系的原点为所述下模槽的纵向中心线上的任意一点。

本发明一实施例中，当机器人末端处于折弯开始点后，折弯机启动折弯，折弯机的折弯刀从上死点下降至加紧点后，继续向下移动，本发明实施例记录所述折弯刀从加紧点向下的实时移动距离di。其中，所述上死点是指折弯刀的最高点，也是折弯刀的弯曲起始位置。所述加紧点是指在使用折弯机进行板材弯曲时，需要施加压力的位置。

所述折弯机的折弯刀从加紧点向下的实时移动距离di可以根据折弯刀实时反馈的位姿直接获取，或者通过模拟折弯刀跟踪曲线获取。

本发明实施例中，根据所述跟随位姿实时控制所述机器人的工具中心点进行移动，实现折弯跟随，直到所述折弯刀运动至卸荷点时，停止实时移动距离di的获取，并因此停止所述机器人的折弯跟随，整个折弯跟随动作结束。

其中，所述卸荷点是指在折弯完成后，将折弯刀从板材上解除压力的位置。

本实施方式根据折弯开始点时机器人末端处于折弯坐标系下的起始位姿以及折弯机的折弯刀从加紧点开始向下的实时移动距离，可以实时计算所述机器人折弯的跟随位姿，根据所述跟随位姿进行折弯跟随不受待折弯的板材的初始抓取位置以及重量的影响，提高了机器人折弯跟随的精准性。

不难发现，本实施方式为与上述方法实施方式相对应的装置实施例，本实施方式可与上述方法实施方式互相配合实施。上述方法实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述方法实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本实施方式的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本实施方式所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明的另一实施方式涉及一种电子设备，如图3所示，包括至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行如上述的机器人折弯跟随方法。

其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。

处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。

本发明另一实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实施方式的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实施方式的精神和范围。