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一种用于工业机器人姿态测评方法及系统

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种用于工业机器人姿态测评方法及系统

技术领域

本申请涉及工业机器人技术领域,特别是涉及一种用于工业机器人姿态测评方法及系统。

背景技术

当前工业机器人获得了巨大的成功,被广泛应用于生产的各个环节,其中,姿态估计对于工业机器人(特别是带机械臂的机器人)特别重要。准确的姿态估计是实现工业机器人抓取并移动物体的前提。通过工业界和学术界多年的努力,众多基于视觉的姿态估计方法被提出来,并成功应用于工业机器人领域;但是,对姿态估计,特别是整机机器人姿态估计的测评方法略显陈旧。

目前,针对基于视觉的姿态估计的测评方法,主流的做法是选取不同的物体,设置不同的位置和姿态,将机器人视觉系统计算出的结果与设置的结果进行比对,并分别从位置和空间朝向两个方面,进行评价。不同的方法在本质上都是类似的,主要区别在于评价参数的选择上。但是,该类方法却存在以下问题:

(1)准确度有待提升。该方法准确度存在问题的关键是物体姿态的设置上,通常设置的物体姿态与物体真正的姿态存在一定的误差,这误差一定会传递给机器人计算出结果和设置结果的比较中。同时,为了方便计算,在设置物体姿态时,往往都是设置特殊的姿态,降低了覆盖范围较低,导致目前评估方法的整体准确度有待提高。

(2)自动化程度不高。目前,在实际测试中,往往是通过手工的方式进行物体位置和姿态的调整和改变,自动化程度普遍不高,不适合快速的工业化测试。

(3)被测方(即被测工业机器人)需要复杂的配合。被测机器人必须实时的提供姿态估计数据与测试方设置的数据进行比对,才能获得测评结果。这就需要被测机器人事先准备好姿态估计数据接口,但是,在现实的成品工业机器人中,有些是没有,就需要提前做相关准备。

(4)测试结果数据多,但无法直观反映机器人姿态估计的效果。传统方法根据情况不同,往往同时提供位置信息和姿态朝向两方面的评估结果,但无法直接、明了的给出实际效果。同时,对于使用工业机器人的用户来说,最重要的是真实、可视的效果,但目前的方法很难完整的呈现实际效果。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本申请的目的在于提供一种用于工业机器人姿态测评方法及系统,用于解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本申请提供一种用于工业机器人姿态测评方法,所述方法包括以下步骤:

控制目标机器人抓取测试机械模组;以及,

控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;

根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。

可选地,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果时,所述方法还包括:

调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向,并控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向后的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。

可选地,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:

控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的至少一个测试机械模型与所述插孔机构进行插入匹配,并获取对应插入匹配结果;和/或,

在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的至少一个测试机械模型,与调整空间位置和姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。

可选地,若所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:

控制所述目标机器人将所述测试机械模组与所述插孔机构中的至少一个插孔面进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果;和/或,

在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向的插孔机构中的至少一个插孔面进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。

可选地,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,且所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:

控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的第一测试机械模型,与所述插孔机构中的第一插孔面进行插入匹配,并获取此时所述第一测试机械模型与所述第一插孔面的插入匹配结果;和/或,

在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的第一测试机械模型,与所述插孔机构中的第一插孔面进行插入匹配,并获取此时所述第一测试机械模型与所述第一插孔面的插入匹配结果;

其中,所述第一测试机械模型为所述测试机械模组上的其中一组测试机械模型,所述第一插孔面为所述插孔机构上的其中一个插孔面。

可选地,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,则根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计的过程包括:

获取每个测试机械模型的尺寸,并基于每个测试机械模型的尺寸进行插入匹配等级划分,将插入匹配等级分为高级、中级和初级;其中,高级插入匹配所对应的测试机械模型的尺寸小于中级插入匹配,中级插入匹配所对应的测试机械模型的尺寸小于初级插入匹配;

从所有插入匹配结果中,分别获取初级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,中级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,以及高级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数;

基于初级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算初级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将初级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第一权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在初级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第一姿态估计值;以及,

基于中级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算中级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将中级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第二权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在中级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第二姿态估计值;以及,

基于高级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算高级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将高级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第三权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在高级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第三姿态估计值;以及,

将所述第一姿态估计值、所述第二姿态估计值和所述第二姿态估计值进行求和,得到所述目标机器人的最终姿态估计结果。

可选地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程包括:

获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;

通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第一方向旋转第一角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向;

或者,

获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;

通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第二方向旋转第二角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向;

或者,

获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;

通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第一方向旋转第一角度,以及,通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第二方向旋转第二角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向;

其中,所述第一方向与所述第二方向垂直。

可选地,获取插入匹配结果的过程包括:

当所述测试机械模组与插孔机构进行插入匹配时,获取传感器检测信号和指示灯检测信号;

根据所述传感器检测信号和所述指示灯检测信号确定插入匹配结果;当所述传感器检测信号为到位信号,且所述指示灯检测信号为灯亮时,确定所述测试机械模组与所述插孔机构实现成功插入匹配;当所述传感器检测信号为未到位信号,和/或所述指示灯检测信号为灯灭时,确定所述测试机械模组与所述插孔机构未实现成功插入匹配;

其中,所述传感器设置在所述插孔机构和/或所述测试机械模组上,所述指示灯设置在所述插孔机构和/或所述测试机械模组上。

本申请还提供一种用于工业机器人姿态测评系统,所述系统包括有:

第一控制模块,用于控制目标机器人抓取测试机械模组;

第二控制模块,用于控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;

姿态估计模块,用于根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。

可选地,第二控制模块控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:

调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向,并控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向后的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。

如上所述,本申请提供一种用于工业机器人姿态测评方法及系统,具有以下有益效果:

本申请通过控制目标机器人抓取测试机械模组;以及,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;最后根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。由此可知,本申请可以提供一种简洁、全自动化、以实际结果为导向的工业机器人姿态估计方案,能够给用户提供准确、可视的、明确易懂的测评结果。此外,本申请在测评工业机器人姿态估计时,可以通过不同等级来区分不同机器人姿态估计的效果,并且不同等级代表不同的准确度。具体来说,本申请中的登记可以分为初级、中级和高级。不同等级所对应的模块形状是不同的,等级越高,形状越复杂,所要求的姿态估计精度越高。同时,不同等级所对应的模块与插孔面间的公差也就不同的,等级越高,所对应的公差就越小,所要求的姿态估计精度就越高。而且,为了精确区分同等级下的姿态估计效果,相同形状的模块,也有多个,每个模块与插孔面的公差也是不同的,要求的精度越来越高。最后,通过统计每个等级的成功率,就可以清楚的测评出工业机器人姿态估计的效果。

附图说明

图1为本申请中一实施例提供的用于工业机器人姿态测评方法的流程示意图;

图2为本申请中一实施例提供的插孔机构和旋转机构的连接示意图;

图3为本申请中一实施例提供的测试机械模组的示意图;

图4为本申请中一实施例提供的与插孔机构中第一插孔面对应的测试机械模型的示意图;

图5为本申请中一实施例提供的插孔机构的示意图;

图6为本申请中一实施例提供的插孔机构中第一插孔面的示意图;

图7为本申请中一实施例提供的插孔机构中第二插孔面的示意图;

图8为本申请中一实施例提供的插孔机构中第三插孔面的示意图;

图9为本申请中一实施例提供的用于测评工业机器人姿态估计的装置的结构示意图;

图10为本申请中一实施例提供的用于工业机器人姿态测评系统的硬件示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想,遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1,本实施例提供一种用于工业机器人姿态测评方法,包括以下步骤:

S110,控制目标机器人抓取测试机械模组;以及,

S120,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;

S130,根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。

由此可知,本实施例可以提供一种简洁、全自动化、以实际结果为导向的工业机器人姿态估计方案,能够给用户提供准确、可视的、明确易懂的测评结果。

在一示例性实施例中,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果时,还可以包括:调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向,并控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向后的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。作为一示例,具体地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程可以包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第一方向旋转第一角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向。如图2所示,本实施例中的第一方向可以是X轴方向,第一角度的具体数值可以根据实际情况进行灵活设定,本实施例不做具体数值限制。作为另一示例,具体地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程可以包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第二方向旋转第二角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向。如图2所示,本实施例中的第二方向可以是Y轴方向,第二角度的具体数值可以根据实际情况进行灵活设定,本实施例不做具体数值限制。作为另一示例,具体地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程可以包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第一方向旋转第一角度,以及,通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第二方向旋转第二角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向;其中,所述第一方向与所述第二方向垂直。如图2所示,本实施例中的第一方向可以是X轴方向,第二方向可以是Y轴方向。第一角度和第二角度的具体数值可以根据实际情况进行灵活设定,本实施例不做具体数值限制。其中,第一角度和第二角度的具体数值可以相同,也可以不同。在图2中,200表示测试机械模组,300表示旋转机构,400表示插孔机构。

在另一示例性实施例中,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向,分别记为第一空间位置、第一姿态朝向;控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与处于第一空间位置、第一姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果,记为第一插入匹配结果;以及,通过旋转机构调整所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向,分别得到第二空间位置、第二姿态朝向;控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与处于第二空间位置、第二姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果,记为第二插入匹配结果;将所述第一插入匹配结果和所述第二插入匹配结果进行组合,得到所述测试机械模组与所述插孔机构进行插入匹配时的所有插入匹配结果。

在一示例性实施例中,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的至少一个测试机械模型与所述插孔机构进行插入匹配,并获取对应插入匹配结果;和/或,在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的至少一个测试机械模型,与调整空间位置和姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。如图3所示,本实施例中的测试机械模组上设置有12组测试机械模型,其中相同形状的测试机械模型有3组,且每组测试机械模型上有4个机械模型。在相同形状的这3组测试机械模型中,分别分为三个等级,即初级、中级和高级。如图4所示,其中,高级所对应的测试机械模型的尺寸小于中级,中级所对应的测试机械模型的尺寸小于初级。在本实施例中,尺寸越大的测试机械模型在插放至对应孔中时间隙越小,需要的动作精细程度越高。对应在测评过程中,检验机器人在插放相同形状测试机械模型时,能够完成的粗放或者精细程度,以其完成度实现对机器人的性能检验。在图4中,4110表示第一插孔面410所对应的初级测试机械模型;4120表示第一插孔面410所对应的中级测试机械模型;4130表示第一插孔面410所对应的高级测试机械模型。

在一示例性实施例中,若所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:控制所述目标机器人将所述测试机械模组与所述插孔机构中的至少一个插孔面进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果;和/或,在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向的插孔机构中的至少一个插孔面进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。具体地,如图5至图8所示,本实施例中的插孔机构成三棱柱形态,插孔机构一共包含有3组插孔面,每组插孔面包括4个插孔。在本实施例中,每组插孔面与其他组插孔面的插孔形状不同,并且每组插孔面上的4个插孔之间的形状也不相同。在图6中,410表示插孔机构400中的第一插孔面。在图7中,420表示插孔机构400中的第二插孔面,在图8中,430表示插孔机构400中的第三插孔面。

在一示例性实施例中,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,且所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的第一测试机械模型,与所述插孔机构中的第一插孔面进行插入匹配,并获取此时所述第一测试机械模型与所述第一插孔面的插入匹配结果。其中,所述第一测试机械模型为所述测试机械模组上的其中一组测试机械模型,所述第一插孔面为所述插孔机构上的其中一个插孔面。如图3所示,本实施例中的测试机械模组上设置有12组测试机械模型,其中相同形状的测试机械模型有3组,且每组测试机械模型上有4个机械模型。在相同形状的这3组测试机械模型中,分别分为三个等级,即初级、中级和高级。如图4所示,其中,高级所对应的测试机械模型的尺寸小于中级,中级所对应的测试机械模型的尺寸小于初级。如图5至图8所示,本实施例中的插孔机构成三棱柱形态,插孔机构一共包含有3组插孔面,每组插孔面包括4个插孔。在本实施例中,每组插孔面与其他组插孔面的插孔形状不同,并且每组插孔面上的4个插孔之间的形状也不相同。在图6中,410表示插孔机构400中的第一插孔面。在图7中,420表示插孔机构400中的第二插孔面,在图8中,430表示插孔机构400中的第三插孔面。

作为另一示例,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,且所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的第一测试机械模型,与所述插孔机构中的第一插孔面进行插入匹配,并获取此时所述第一测试机械模型与所述第一插孔面的插入匹配结果;其中,所述第一测试机械模型为所述测试机械模组上的其中一组测试机械模型,所述第一插孔面为所述插孔机构上的其中一个插孔面。其中,调整插孔机构的空间位置和姿态朝向的方式可以参见上述示例性实施例,本实施例不再进行赘述。在插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,第一测试机械模型与第一插孔面的插入匹配方式可以参见上述实施例,本实施例不再进行赘述。

在一示例性实施例中,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,则根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计的过程包括:

获取每个测试机械模型的尺寸,并基于每个测试机械模型的尺寸进行插入匹配等级划分,将插入匹配等级分为高级、中级和初级;其中,高级插入匹配所对应的测试机械模型的尺寸小于中级插入匹配,中级插入匹配所对应的测试机械模型的尺寸小于初级插入匹配;

从所有插入匹配结果中,分别获取初级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,中级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,以及高级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数;

基于初级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算初级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将初级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第一权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在初级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第一姿态估计值;以及,

基于中级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算中级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将中级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第二权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在中级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第二姿态估计值;以及,

基于高级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算高级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将高级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第三权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在高级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第三姿态估计值;以及,

将所述第一姿态估计值、所述第二姿态估计值和所述第二姿态估计值进行求和,得到所述目标机器人的最终姿态估计结果。

作为一示例,如图3所示,本实施例中的测试机械模组上设置有12组测试机械模型,其中相同形状的测试机械模型有3组,且每组测试机械模型上有4个机械模型。在相同形状的这3组测试机械模型中,分别分为三个等级,即初级、中级和高级。如图4所示,其中,高级所对应的测试机械模型的尺寸小于中级,中级所对应的测试机械模型的尺寸小于初级。如图9所示,对所述目标机器人进行姿态估计的过程包括:

第一步:将需要抓取的任务告诉被测工业机器人的操作员,操作员编好待测工业机器人的操作程序。

第二步:测试人员设置测试内容,开始执行测试。

第三步:初级测试:

1)控制被测工业机器人按序将初级的12个测试机械模型,分别插入对应的插孔。若一个测试机械模型插入成功,则指示灯亮起,成功数增加1,然后,机器人取出模块,放回原处。

2)旋转机构沿X轴旋转设定的角度,继续如步骤1)相同的方式进行测试。反复n次。

3)X轴恢复到水平状态,旋转Y轴设定的角度,继续如步骤1)相同的方式进行测试,反复m次。

4)X和Y都恢复到初始状态,X和Y轴同时旋转设定的角度,继续如步骤1相同的方式进行测试,反复K次。

5)计算初级的成功率:成功插入次数÷[12(n+1+m+k)]。

第四步:中级测试:(沿X轴旋转,到中级测试)

测试过程与初级测试完全类似,计算中级的成功率。

第五步:高级测试:(沿X轴旋转,到高级测试)

测试过程与初级测试完全类似,计算高级的成功率。

第六步:计算综合测评结果,输出测评结果。有:每个等级下,模块插入的成功率。成功率=模块插入的次数÷测试系统要求插入的次数。综合测评结果=α×初级成功率+β×中级成功率+γ×高级成功率其中,α、β和γ为权重参数。

在本实施例中,初级的成功率也可以称为第一姿态估计值,中级的成功率也可以称为第二姿态估计值,高级的成功率也可以称为第三姿态估计值。α也可以被称为第一权重参数,β也可以被称为第二权重参数,γ也可以被称为第三权重参数。作为示例,本实施例可以以表格的形式显示综合测评结果。其中,综合测评结果的显示方式如表1所示。

表1综合测评结果

在一示例性实施例中,获取插入匹配结果的过程包括:当所述测试机械模组与插孔机构进行插入匹配时,获取传感器检测信号和指示灯检测信号;根据所述传感器检测信号和所述指示灯检测信号确定插入匹配结果;当所述传感器检测信号为到位信号,且所述指示灯检测信号为灯亮时,确定所述测试机械模组与所述插孔机构实现成功插入匹配;当所述传感器检测信号为未到位信号,和/或所述指示灯检测信号为灯灭时,确定所述测试机械模组与所述插孔机构未实现成功插入匹配;其中,所述传感器设置在所述插孔机构和/或所述测试机械模组上,所述指示灯设置在所述插孔机构和/或所述测试机械模组上。作为一示例,若插孔机构上设置有传感器和指示灯,则插孔机构可以由三部分组成,分别是插孔、插孔底部的传感器和插孔指示灯。当插入模块正确插入插孔时,传感器将插入匹配信息传递给控制器,同时,指示灯亮起。

综上所述,本申请提供一种用于工业机器人姿态测评方法,通过控制目标机器人抓取测试机械模组;以及,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;最后根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。由此可知,本方法可以提供一种简洁、全自动化、以实际结果为导向的工业机器人姿态估计方案,能够给用户提供准确、可视的、明确易懂的测评结果。同时,本方法通过设计的机械结构让每个插孔的位置和朝向都可以按预设进行变化。此外,本方法在测评工业机器人姿态估计时,可以通过不同等级来区分不同机器人姿态估计的效果,并且不同等级代表不同的准确度。具体来说,本方法中的登记可以分为初级、中级和高级。不同等级所对应的模块形状是不同的,等级越高,形状越复杂,所要求的姿态估计精度越高。同时,不同等级所对应的模块与插孔面间的公差也就不同的,等级越高,所对应的公差就越小,所要求的姿态估计精度就越高。而且,为了精确区分同等级下的姿态估计效果,相同形状的模块,也有多个,每个模块与插孔面的公差也是不同的,要求的精度越来越高。最后,通过统计每个等级的成功率,就可以清楚的测评出工业机器人姿态估计的效果。

如图10所示,在本申请另一示例性实施例中,该实施例还提供一种用于工业机器人姿态测评系统,所述系统包括有:

第一控制模块1000,用于控制目标机器人抓取测试机械模组;以及,

第二控制模块1100,用于控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;

姿态估计模块1200,用于根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。

由此可知,本实施例可以提供一种简洁、全自动化、以实际结果为导向的工业机器人姿态估计方案,能够给用户提供准确、可视的、明确易懂的测评结果。

在一示例性实施例中,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果时,还可以包括:调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向,并控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向后的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。作为一示例,具体地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程可以包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第一方向旋转第一角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向。如图2所示,本实施例中的第一方向可以是X轴方向,第一角度的具体数值可以根据实际情况进行灵活设定,本实施例不做具体数值限制。作为另一示例,具体地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程可以包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第二方向旋转第二角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向。如图2所示,本实施例中的第二方向可以是Y轴方向,第二角度的具体数值可以根据实际情况进行灵活设定,本实施例不做具体数值限制。作为另一示例,具体地,调整所述插孔机构的空间位置和姿态朝向的过程可以包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向;通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第一方向旋转第一角度,以及,通过旋转结构控制所述预设插孔机构沿着第二方向旋转第二角度,得到所述插孔机构的第二空间位置和第二姿态朝向;其中,所述第一方向与所述第二方向垂直。如图2所示,本实施例中的第一方向可以是X轴方向,第二方向可以是Y轴方向。第一角度和第二角度的具体数值可以根据实际情况进行灵活设定,本实施例不做具体数值限制。其中,第一角度和第二角度的具体数值可以相同,也可以不同。在图2中,200表示测试机械模组,300表示旋转机构,400表示插孔机构。

在另一示例性实施例中,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:获取所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向,分别记为第一空间位置、第一姿态朝向;控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与处于第一空间位置、第一姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果,记为第一插入匹配结果;以及,通过旋转机构调整所述插孔机构在第一时刻下的空间位置和姿态朝向,分别得到第二空间位置、第二姿态朝向;控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组,与处于第二空间位置、第二姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果,记为第二插入匹配结果;将所述第一插入匹配结果和所述第二插入匹配结果进行组合,得到所述测试机械模组与所述插孔机构进行插入匹配时的所有插入匹配结果。

在一示例性实施例中,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的至少一个测试机械模型与所述插孔机构进行插入匹配,并获取对应插入匹配结果;和/或,在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的至少一个测试机械模型,与调整空间位置和姿态朝向的插孔机构进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。如图3所示,本实施例中的测试机械模组上设置有12组测试机械模型,其中相同形状的测试机械模型有3组,且每组测试机械模型上有4个机械模型。在相同形状的这3组测试机械模型中,分别分为三个等级,即初级、中级和高级。如图4所示,其中,高级所对应的测试机械模型的尺寸小于中级,中级所对应的测试机械模型的尺寸小于初级。在本实施例中,尺寸越大的测试机械模型在插放至对应孔中时间隙越小,需要的动作精细程度越高。对应在测评过程中,检验机器人在插放相同形状测试机械模型时,能够完成的粗放或者精细程度,以其完成度实现对机器人的性能检验。在图4中,4110表示第一插孔面410所对应的初级测试机械模型;4120表示第一插孔面410所对应的中级测试机械模型;4130表示第一插孔面410所对应的高级测试机械模型。

在一示例性实施例中,若所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:控制所述目标机器人将所述测试机械模组与所述插孔机构中的至少一个插孔面进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果;和/或,在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组,与调整空间位置和姿态朝向的插孔机构中的至少一个插孔面进行插入匹配,并获取对应的插入匹配结果。具体地,如图5至图8所示,本实施例中的插孔机构成三棱柱形态,插孔机构一共包含有3组插孔面,每组插孔面包括4个插孔。在本实施例中,每组插孔面与其他组插孔面的插孔形状不同,并且每组插孔面上的4个插孔之间的形状也不相同。在图6中,410表示插孔机构400中的第一插孔面。在图7中,420表示插孔机构400中的第二插孔面,在图8中,430表示插孔机构400中的第三插孔面。

在一示例性实施例中,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,且所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的第一测试机械模型,与所述插孔机构中的第一插孔面进行插入匹配,并获取此时所述第一测试机械模型与所述第一插孔面的插入匹配结果。其中,所述第一测试机械模型为所述测试机械模组上的其中一组测试机械模型,所述第一插孔面为所述插孔机构上的其中一个插孔面。如图3所示,本实施例中的测试机械模组上设置有12组测试机械模型,其中相同形状的测试机械模型有3组,且每组测试机械模型上有4个机械模型。在相同形状的这3组测试机械模型中,分别分为三个等级,即初级、中级和高级。如图4所示,其中,高级所对应的测试机械模型的尺寸小于中级,中级所对应的测试机械模型的尺寸小于初级。如图5至图8所示,本实施例中的插孔机构成三棱柱形态,插孔机构一共包含有3组插孔面,每组插孔面包括4个插孔。在本实施例中,每组插孔面与其他组插孔面的插孔形状不同,并且每组插孔面上的4个插孔之间的形状也不相同。在图6中,410表示插孔机构400中的第一插孔面。在图7中,420表示插孔机构400中的第二插孔面,在图8中,430表示插孔机构400中的第三插孔面。

作为另一示例,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,且所述插孔机构上设置有多个插孔面,则控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果的过程包括:在所述插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,控制所述目标机器人将所述测试机械模组上的第一测试机械模型,与所述插孔机构中的第一插孔面进行插入匹配,并获取此时所述第一测试机械模型与所述第一插孔面的插入匹配结果;其中,所述第一测试机械模型为所述测试机械模组上的其中一组测试机械模型,所述第一插孔面为所述插孔机构上的其中一个插孔面。其中,调整插孔机构的空间位置和姿态朝向的方式可以参见上述示例性实施例,本实施例不再进行赘述。在插孔机构调整空间位置和姿态朝向后,第一测试机械模型与第一插孔面的插入匹配方式可以参见上述实施例,本实施例不再进行赘述。

在一示例性实施例中,若所述测试机械模组上设置有多个测试机械模型,则根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计的过程包括:

获取每个测试机械模型的尺寸,并基于每个测试机械模型的尺寸进行插入匹配等级划分,将插入匹配等级分为高级、中级和初级;其中,高级插入匹配所对应的测试机械模型的尺寸小于中级插入匹配,中级插入匹配所对应的测试机械模型的尺寸小于初级插入匹配;

从所有插入匹配结果中,分别获取初级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,中级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,以及高级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数;

基于初级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算初级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将初级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第一权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在初级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第一姿态估计值;以及,

基于中级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算中级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将中级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第二权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在中级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第二姿态估计值;以及,

基于高级插入匹配等级的插入匹配总次数和成功插入匹配次数,计算高级插入匹配等级下的插入匹配成功率;并将高级插入匹配等级下的插入匹配成功率与第三权重参数进行相乘,得到所述目标机器人在高级插入匹配等级下的姿态估计结果,记为第三姿态估计值;以及,

将所述第一姿态估计值、所述第二姿态估计值和所述第二姿态估计值进行求和,得到所述目标机器人的最终姿态估计结果。

作为一示例,如图3所示,本实施例中的测试机械模组上设置有12组测试机械模型,其中相同形状的测试机械模型有3组,且每组测试机械模型上有4个机械模型。在相同形状的这3组测试机械模型中,分别分为三个等级,即初级、中级和高级。如图4所示,其中,高级所对应的测试机械模型的尺寸小于中级,中级所对应的测试机械模型的尺寸小于初级。如图9所示,对所述目标机器人进行姿态估计的过程包括:

第一步:将需要抓取的任务告诉被测工业机器人的操作员,操作员编好待测工业机器人的操作程序。

第二步:测试人员设置测试内容,开始执行测试。

第三步:初级测试:

1)控制被测工业机器人按序将初级的12个测试机械模型,分别插入对应的插孔。若一个测试机械模型插入成功,则指示灯亮起,成功数增加1,然后,机器人取出模块,放回原处。

2)旋转机构沿X轴旋转设定的角度,继续如步骤1)相同的方式进行测试。反复n次。

3)X轴恢复到水平状态,旋转Y轴设定的角度,继续如步骤1)相同的方式进行测试,反复m次。

4)X和Y都恢复到初始状态,X和Y轴同时旋转设定的角度,继续如步骤1相同的方式进行测试,反复K次。

5)计算初级的成功率:成功插入次数÷[12(n+1+m+k)]。

第四步:中级测试:(沿X轴旋转,到中级测试)

测试过程与初级测试完全类似,计算中级的成功率。

第五步:高级测试:(沿X轴旋转,到高级测试)

测试过程与初级测试完全类似,计算高级的成功率。

第六步:计算综合测评结果,输出测评结果。有:每个等级下,模块插入的成功率。成功率=模块插入的次数÷测试系统要求插入的次数。综合测评结果=α×初级成功率+β×中级成功率+γ×高级成功率其中,α、β和γ为权重参数。

在本实施例中,初级的成功率也可以称为第一姿态估计值,中级的成功率也可以称为第二姿态估计值,高级的成功率也可以称为第三姿态估计值。α也可以被称为第一权重参数,β也可以被称为第二权重参数,γ也可以被称为第三权重参数。作为示例,本实施例可以以表格的形式显示综合测评结果。其中,综合测评结果的显示方式如表2所示。

表2综合测评结果

在一示例性实施例中,获取插入匹配结果的过程包括:当所述测试机械模组与插孔机构进行插入匹配时,获取传感器检测信号和指示灯检测信号;根据所述传感器检测信号和所述指示灯检测信号确定插入匹配结果;当所述传感器检测信号为到位信号,且所述指示灯检测信号为灯亮时,确定所述测试机械模组与所述插孔机构实现成功插入匹配;当所述传感器检测信号为未到位信号,和/或所述指示灯检测信号为灯灭时,确定所述测试机械模组与所述插孔机构未实现成功插入匹配;其中,所述传感器设置在所述插孔机构和/或所述测试机械模组上,所述指示灯设置在所述插孔机构和/或所述测试机械模组上。作为一示例,若插孔机构上设置有传感器和指示灯,则插孔机构可以由三部分组成,分别是插孔、插孔底部的传感器和插孔指示灯。当插入模块正确插入插孔时,传感器将插入匹配信息传递给控制器,同时,指示灯亮起。

综上所述,本申请提供一种用于工业机器人姿态测评系统,通过控制目标机器人抓取测试机械模组;以及,控制所述目标机器人将所抓取的测试机械模组与插孔机构进行插入匹配,并获取插入匹配结果;最后根据所述插入匹配结果,对所述目标机器人进行姿态估计;其中,所述目标机器人包括待测评工业机器人。由此可知,本系统可以提供一种简洁、全自动化、以实际结果为导向的工业机器人姿态估计方案,能够给用户提供准确、可视的、明确易懂的测评结果。同时,本系统通过设计的机械结构让每个插孔的位置和朝向都可以按预设进行变化。此外,本系统在测评工业机器人姿态估计时,可以通过不同等级来区分不同机器人姿态估计的效果,并且不同等级代表不同的准确度。具体来说,本系统中的登记可以分为初级、中级和高级。不同等级所对应的模块形状是不同的,等级越高,形状越复杂,所要求的姿态估计精度越高。同时,不同等级所对应的模块与插孔面间的公差也就不同的,等级越高,所对应的公差就越小,所要求的姿态估计精度就越高。而且,为了精确区分同等级下的姿态估计效果,相同形状的模块,也有多个,每个模块与插孔面的公差也是不同的,要求的精度越来越高。最后,通过统计每个等级的成功率,就可以清楚的测评出工业机器人姿态估计的效果。

需要说明的是,上述实施例所提供的用于工业机器人姿态测评系统与上述实施例所提供的用于工业机器人姿态测评方法属于同一构思,其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述,此处不再赘述。上述实施例所提供的用于工业机器人姿态测评系统在实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能,本处也不对此进行限制。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效,而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本申请的权利要求所涵盖。

本说明书中附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本申请可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本申请可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本申请可实施的范畴。

应当理解的是,尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等,但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如,在不脱离本申请实施例范围的情况下,第一预设范围也可以被称为第二预设范围,类似地,第二预设范围也可以被称为第一预设范围。

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06120115638610