CN112621758B - 实时在线修改示教点的方法及机器人控制设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种实时在线修改示教点的方法及机器人控制设备，该方法包括：在机器人暂停在示教轨迹上时，若接收到启动指令，则更新当前的轨迹构造器；控制更新后的轨迹构造器构造轨迹；控制机器人沿构造出的轨迹运动。本申请提供的方法能够实现实时修改示教点，从而提高示教效率。

Description

实时在线修改示教点的方法及机器人控制设备

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种实时在线修改示教点的方法及机器人控制设备。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。随着经济的快速发展，机器人在工业现场的应用越来越广泛，已经成为了降低生产成本，提高生产效率和提升工业制造能力，实现智能制造的重要推动力。同时随着我国人口红利的消失，机器人取代工人显得越来越迫切。

机器人顺利工作前的重要步骤是机器人的示教，而本申请的发明人发现，目前的示教过程无法实时在线修改示教点，这不利于提高示教效率。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种实时在线修改示教点的方法及机器人控制设备，能够实现实时修改示教点，从而提高示教效率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种实时在线修改示教点的方法，所述方法包括：在机器人暂停在示教轨迹上时，若接收到启动指令，则更新当前的轨迹构造器；控制更新后的所述轨迹构造器构造轨迹；控制所述机器人沿构造出的轨迹运动。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人控制设备，包括接收模块、更新模块以及控制模块，所述更新模块与所述接收模块连接，所述控制模块与所述更新模块连接，所述接收模块用于在机器人暂停在示教轨迹上时，接收启动指令，所述更新模块用于在所述接收模块接收到所述启动指令时，更新当前的轨迹构造器，所述控制模块用于控制更新后的所述轨迹构造器构造轨迹以及控制所述机器人沿构造出的轨迹运动。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人控制设备，包括处理器以及存储器，所述处理器耦接所述存储器，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器通过执行所述存储器内的所述程序数据以实现上述方法中的步骤。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现上述方法中的步骤。

本申请的有益效果是：本申请的方法在接收到启动指令时，会更新当前的轨迹构造器，保证轨迹示教器中所保存的参数为最新的参数，进而保证构造出的轨迹为最新的轨迹，从而使修改的示教点能够实时生效，实现实时在线修改示教点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是一应用场景中的示教轨迹的示意图；

图2是现有技术中处理每行运动指令时的流程图；

图3是本申请实时在线修改示教点的方法一实施方式的流程示意图；

图4是本申请机器人控制设备一实施方式的结构示意图；

图5是本申请机器人控制设备另一实施方式的结构示意图；

图6是本申请计算机存储介质一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先需要说明的是，本申请中机器人实时在线修改示教点的方法由控制机器人运动的控制设备执行，该控制设备可以独立于机器人，也可以集成在机器人上，在此不做限制。其中为了便于说明，以下以控制设备独立于机器人进行说明。

同时在介绍本申请的方法之前，结合图1，先对现有技术中控制设备控制机器人运动的过程进行介绍：

控制设备中保存有机器人运行程序，该机器人运行程序包括一行一行的指令，这些一行一行的指令有的是运动指令，有的是非运动指令，其中每一行运动指令对应示教轨迹上的一段子轨迹，且按照子轨迹在示教轨迹上的先后顺序，多行运动指令依次排序，同时每一段子轨迹均由起点、中间辅助点以及目标点确定，其中中间辅助点可能是0个(如直线)，1个(如圆弧)或者多个(如样条)。

例如下面的一段运行程序的程序文件：

……

上述运行程序所对应的数据文件如下：

const pose p1＝{x 0,y 0,z 0,a 0,b 0,c 0}

const pose p2＝{x 0,y 10,z 0,a 0,b 0,c 0}

const pose p3＝{x 0,y 10,z 10,a 0,b 0,c 0}

const pose p4＝{x 10,y 10,z 10,a 0,b 0,c 0}

……

在上述程序文件中，第一行指令是一个点到点的运动指令，表示从起点(图1中的p0点)运动到p1点，第二行指令是一个直线运动指令，表示从上一行运动指令的终点(p1点)走直线运动到p2点，第三行指令是一个圆弧运动指令，表示从上一行运动指令的终点(p2点)经过辅助运动点p3运动到p4，第四行指令和第五行指令均为非运动指令，第四行指令表示的是将p4的值赋值给p5，第五行指令表示的是通过计算得到p5点，第六行指令也是一个直线运动指令，表示自上一行运动指令的终点(p4点)走直线运动到p5点。

在上述运行程序中，p1、p2、p3以及p4是示教点，而p5点是通过运算得到的，是非示教点，因此在对应的数据文件中，p1、p2、p3以及p4均声明为const常量，以表示对应的点为示教点，而因为p5点是通过运算得到的，对应的数据文件中不会保存p5所对应的赋值字符串。

同时从上述可以看出，每行运动指令中的运动点包括目标运动点和辅助运动点，而不包括起始运动点，其起始运动点为上一行运动指令的目标运动点。

同时对于上述程序文件中的每一行运动指令而言，控制设备会依次进行如图2所示的处理流程：

程序解析：控制设备会按照设计好的语法解析程序。

轨迹构造器：对应每一条运动指令都会存在一轨迹构造器，该轨迹构造器获取上一条运动指令的目标点作为起点，并将该起点以及从本条运动指令中解析出来的中间辅助点、目标点、速度等参数一起保存，用于构造轨迹。

生成轨迹：轨迹构造器用存储的起点、中间辅助点、目标点以及速度等参数构造轨迹。从该处可以看出，运动指令、子轨迹以及轨迹构造器一一对应。

轨迹规划：对轨迹做速度规划，得到速度曲线。

轨迹插补：按照插补周期对轨迹进行采样，生成时间点、位置点的序列，然后下发到执行机构，即机器人，从而驱动机器人的关节运动。

对于每一行运动指令，都会按照图2的流程执行，但是如果执行到某一行指令时，接收到暂停指令而使程序暂停，然后若正向或逆向运行之前已经运行过的运动指令时，此时不会再次解析程序，而是直接用对应的轨迹构造器直接构造轨迹，所以现有技术中，若对示教点进行了修改，该修改后的示教点不会立即生效。

为了解决现有技术中的缺陷，本申请提供了如下方法：

参阅图3，图3是本申请实时在线修改示教点的方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：

S110：在机器人暂停在示教轨迹上时，若接收到启动指令，则更新当前的轨迹构造器。

具体地，操作人员预先会对机器人进行示教，形成示教轨迹。

而在机器人暂停在示教轨迹上时，表明机器人已经自示教轨迹的起点开始沿着示教轨迹运动，而在机器人沿着示教轨迹运动的过程中，控制设备接收到暂停指令后，控制设备控制机器人暂停，从而使机器人暂停在示教轨迹上。

其中，操作人员一般会在两种情况下将机器人暂停在示教轨迹上，一是机器人即将碰到障碍物，此时为了保护机器人，将机器人暂停在示教轨迹上，另一种是对示教点不满意，此时暂停机器人以对示教点进行修改。

其中机器人暂停在示教轨迹上时，可以是暂停在示教轨迹上的任何一处，具体而言，当前机器人的暂停点不一定是程序文件中声明的运动点(该运动点包括示教点和非示教点)。

同时当前的轨迹构造器可以是机器人当前所处暂停点所对应的轨迹构造器(若当前所处暂停点为修改后的点，其对应的轨迹构造器为未修改前的点所对应的轨迹构造器，若当前所处暂停点不是修改后的点，即机器人是自己运动到该暂停点处暂停，并非人为将其移动到该处暂停，则对应的轨迹构造器是当前所处子轨迹对应的轨迹构造器)，也可以是机器人最近接收到暂停指令时，控制设备正在执行的运动指令所对应的轨迹构造器，或者也可以是操作人员指定的是示教器(例如指定的子轨迹所对应的示教器，或者指定的运动点所对应的示教器)，总而言之，当前的轨迹示教器由设计人员决定，在此不做限制。

同时更新当前的轨迹构造器能够保证轨迹构造器所保存的参数都是最新的参数。

在一应用场景中，更新当前的轨迹构造器包括：读取当前的轨迹构造器所对应的第一运动指令，以所述第一运动指令中的运动点更新当前的轨迹构造器。

具体地，在该应用场景中，在更新轨迹构造器时，只考虑与该轨迹构造器对应的运动指令。

在一应用场景中，更新当前的轨迹构造器包括：读取当前的轨迹构造器所对应的第一运动指令以及第一运动指令上一条的第二运动指令；以第二运动指令中的目标运动点以及第一运动指令中的运动点对应更新当前的轨迹构造器；其中，第二运动指令、第一运动指令按照示教顺序从前到后依次排列。

具体地，第二运动指令、第一运动指令按照示教顺序从前到后依次排列指的是，按照对应子轨迹在示教轨迹上的先后顺序，第二运动指令、第一运动指令依次排列，即当机器人从示教起点朝向示教终点运动时，控制设备先执行第二运动指令，后执行第一运动指令。例如上述的程序文件中，若lin p2是第一运动指令，则ptp p1是第二运动指令。

与上述应用场景不同的是，考虑到第一运动指令的起点为第二运动指令的目标运动点(即第一运动指令所对应子轨迹的起点为第二运动指令所对应子轨迹的终点)，第二运动指令的目标运动点是否被修改也影响第一运动指令所对应的子轨迹，因此以第一运动指令中的目标运动点以及第二运动指令中的运动点对应更新当前的轨迹构造器能够避免遗漏第二运动指令的目标点被修改的情况。

同时在该应用场景中，以第一运动指令中的目标运动点以及第二运动指令中的运动点对应更新当前的轨迹构造器的步骤，包括：判断第二运动指令中的目标运动点是否为示教点；若判断结果为是，则以第二运动指令中的目标运动点以及第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新当前的轨迹构造器；若判断结果为否，则以第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新当前的轨迹构造器。

具体地，对示教点进行修改的过程为：在操作人员选择某一行运动指令的某个示教点并点击修改时，获取机器人当前的位置，然后用当前的位置更新该示教点的值以及在数据文件中的赋值字符串，也就是对操作人员来说，在点击修改示教点时，需要预先将机器人移动到合适的位置。

从该修改内容可以看出，操作人员只能对为示教点的运动点进行修改，原因在于，为非示教点的运动点，是通过运算得到的，例如上述的p5点是通过运算得到的，只要p4被修改，其才会被修改。

因此在本应用场景中，为了提高处理速度，只有当第二运动指令中的目标运动点为示教点时，才会以第二运动指令中的目标运动点以及第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新当前的轨迹构造器，否则直接以第一运动指令中为示教点的所有运动点更新当前的轨迹构造器。

需要说明的是，在该应用场景中，对于非示教点而言，对应轨迹构造器中存储的值只有在运行程序从头开始重新运行时才会更新。

当然在其他应用场景中，也可以不考虑运动点是否为示教点，直接以第二运动指令中的目标运动点以及第一运动指令中的所有运动点对应更新当前的轨迹构造器。可以理解的是，此时在查找为非示教点的值时，其要查找与该点相关联的多个相关点，耗费时间较长。

同时在该应用场景中，判断第二运动指令中目标运动点是否为示教点的步骤为：判断第二运动指令中目标运动点在数据文件中是否声明为const常量，若结果为是，则判断该目标运动点为示教点，否则，则判断该目标运动点不是示教点。

以第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新当前的轨迹构造器的步骤，包括：以第一运动指令在数据文件中声明为const常量的所有运动点对应更新当前的轨迹构造器。

在其他应用场景中，还可以根据是否被保存在数据文件中而判断对应的运动点是否为示教点。

需要说明的是，经过上述步骤，将第一运动指令的所有示教点和第二运动指令中为示教点的目标运动点更新到当前的轨迹构造器中，而对于第一运动指令中为非示教点的运动点，其只有在机器人的运行程序从头开始运行时才会被更新到当前的轨迹构造器中。

在该应用场景中，考虑到第二运动指令中的目标运动点被修改，当第二运动指令中的目标运动点为示教点时，还会以该目标运动点更新第二运动指令所对应的轨迹构造器。可以理解的是，对应更新第二运动指令所对应的轨迹构造器指的是，只更新第二运动指令所对应的轨迹构造器中目标运动点对应的参数，其他的参数则保持不变。

以上为如何更新当前的轨迹构造器的过程，在更新完毕后，执行步骤S120和S130。

S120：控制更新后的轨迹构造器构造轨迹。

具体地，经过步骤S110后，由于当前的轨迹构造器所保存的参数均为最新的参数，因此步骤S120构造出的轨迹为最新轨迹。

S130：控制机器人沿构造出的轨迹运动。

具体地，经过步骤S130后，机器人能够沿着最新的轨迹运动。

其中控制机器人沿构造出的轨迹运动具体包括：对步骤S120构造出的轨迹进行速度规划而得到速度曲线，而后按照插补周期对轨迹进行采样，生成时间点、位置点的序列，然后将生成的序列发送给机器人，然后机器人能够沿着构造出的轨迹运动，从而实现控制机器人沿构造出的轨迹运动。其中当轨迹构造器构造出轨迹后，如何控制机器人沿构造出的轨迹运动属于现有技术，在此不再赘述。

其中步骤S130在控制机器人沿构造出的轨迹运动时，可以是控制机器人自当前暂停点开始沿构造出的轨迹运动，此时要求暂停点位于构造出的轨迹上，例如，当机器人自动运行到某一示教点时，操作人员对该示教点不满意，然后将机器人的工作模式切换为手动模式，并将机器人移动到合适位置后，点击修改该示教点，而后在修改完毕后，机器人自当前暂停点开始沿构造出的轨迹运动。

或者在控制机器人沿构造出的轨迹运动时，也可以是控制机器人自构造出的轨迹的起点开始沿构造出的轨迹运动。

总而言之，关于机器人如何沿构造出的轨迹运动具体由设计人员决定，在此不做限制。

在一应用场景中，为了避免在机器人暂停后修改了机器人的运动模式，在执行步骤S130之前，还会获取机器人的运动模式，而后基于该运动模式控制机器人沿构造出的轨迹运动。

具体地，机器人的运动模式包括正向运动模式和逆向运动模式，其中，正向运动模式指的是，机器人朝着示教轨迹的终点方向运动，逆向运动模式则反之，即机器人朝着示教轨迹的起点方向运动。

因此若获取到机器人的运动模式为正向运动模式，则控制机器人沿着步骤S120构造出的轨迹朝向示教终点运动，若获取到机器人的运动模式为逆向运动模式，则控制机器人沿着步骤S120构造出的轨迹朝着示教起点运动。

可以理解的是，经过上述步骤S110至步骤S130，不管在任何时候对任何一行运动指令中的示教点进行修改，当前的轨迹构造器所构造出的轨迹一定是最新的轨迹，即使得用户修改的示教点能够实时生效，从而从用户的角度来看就是实时在线修改示教点。

参阅图4，图4是本申请机器人控制设备一实施方式的结构示意图，该机器人控制设备200包括接收模块210、更新模块220以及控制模块230，更新模块220与接收模块210连接，控制模块230与更新模块220连接，接收模块210用于在机器人暂停在示教轨迹上时，接收启动指令，更新模块220用于在接收模块210接收到启动指令时，更新当前的轨迹构造器，控制模块230用于控制更新后的轨迹构造器构造轨迹以及控制机器人沿构造出的轨迹运动。

其中本实施方式中的机器人控制设备200在工作时执行上述任一项方法中的步骤，其中详细的步骤可参见上述实施方式，在此不再赘述。

其中，该机器人控制设备200可以独立于机器人，也可以集成在机器人上，在此不做限制。

参阅图5，图5是本申请机器人控制设备一实施方式的结构示意图，该机器人控制设备300包括处理器310以及存储器320，处理器310耦接存储器320，处理器310在工作时控制自身以及存储器320以实现上述任一项方法中的步骤，其中详细的步骤可参见上述实施方式，在此不再赘述。

其中，该机器人控制设备300可以独立于机器人，也可以集成在机器人上，在此不做限制。

参阅图6，图6是本申请计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。该计算机可读存储介质400存储有计算机程序410，计算机程序410能够被处理器执行以实现上述任一项方法中的步骤。

其中，计算机可读存储介质400具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等可以存储计算机程序410的装置，或者也可以为存储有该计算机程序410的服务器，该服务器可将存储的计算机程序410发送给其他设备运动，或者也可以自运动该存储的计算机程序410。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种实时在线修改示教点的方法，其特征在于，所述方法包括：

在机器人暂停在示教轨迹上时，若接收到启动指令，则更新当前的轨迹构造器；

控制更新后的所述轨迹构造器构造轨迹；

控制所述机器人沿构造出的轨迹运动；

其中，所述更新当前的轨迹构造器的步骤，包括：

读取所述当前的轨迹构造器所对应的第一运动指令以及所述第一运动指令上一条的第二运动指令；

判断所述第二运动指令中的目标运动点是否为示教点；

若判断结果为是，则以所述第二运动指令中的目标运动点，以及所述第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新所述当前的轨迹构造器；

若判断结果为否，则以所述第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新所述当前的轨迹构造器；其中，所述第二运动指令、所述第一运动指令按照示教顺序依次排列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述判断所述第二运动指令中的目标运动点是否为示教点的步骤，包括：

判断所述第二运动指令中的所述目标运动点在数据文件中是否声明为const常量；

若判断结果为是，则判定所述第二运动指令中的所述目标运动点是示教点；

若判断结果为否，则判定所述第二运动指令中的所述目标运动点不是示教点；

所述以所述第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新所述当前的轨迹构造器的步骤，包括：

以所述第一运动指令在所述数据文件中声明为const常量的所有运动点对应更新所述当前的轨迹构造器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第二运动指令中的所述目标运动点为示教点，则以所述目标运动点更新所述第二运动指令所对应的轨迹构造器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前的轨迹构造器为所述机器人当前所处的暂停点所对应的轨迹构造器，或者是，所述机器人最近一次接收到暂停指令时，正在执行的运动指令所对应的轨迹构造器，或者是指定的轨迹构造器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制所述机器人沿构造出的轨迹运动之前，还包括：

获取所述机器人的运动模式，而后基于所述运动模式控制所述机器人沿所述构造出的轨迹运动，其中，所述机器人的运动模式包括正向运动模式和逆向运动模式。

6.一种机器人控制设备，其特征在于，包括接收模块、更新模块以及控制模块，所述更新模块与所述接收模块连接，所述控制模块与所述更新模块连接，所述接收模块用于在机器人暂停在示教轨迹上时，接收启动指令，所述更新模块用于在所述接收模块接收到所述启动指令时，更新当前的轨迹构造器，所述控制模块用于控制更新后的所述轨迹构造器构造轨迹以及控制所述机器人沿构造出的轨迹运动；

其中，所述更新模块具体用于：读取所述当前的轨迹构造器所对应的第一运动指令以及所述第一运动指令上一条的第二运动指令；判断所述第二运动指令中的目标运动点是否为示教点；若判断结果为是，则以所述第二运动指令中的所述目标运动点，以及所述第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新所述当前的轨迹构造器；若判断结果为否，则以所述第一运动指令中为示教点的所有运动点对应更新所述当前的轨迹构造器；其中，所述第二运动指令、所述第一运动指令按照示教顺序依次排列。

7.一种机器人控制设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述处理器耦接所述存储器，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器通过执行所述存储器内的所述程序数据以实现如权利要求1-5任一项所述方法中的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-5任一项所述方法中的步骤。

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