[发明专利]用于位于可移动平台上的机器人的校准的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于包括多个关节并且位于可移动平台上的机器人关于工作对象的校准的方法，该校准使用安装在该机器人的腕关节上的测量单元。利用可移动平台指自身可移动的平台或者通过诸如卡车的其他装置可移动的平台。

背景技术

即使移动机器人研究已经进行了超过20年，在制造产业中仍然没有影响。成功的产品的实例是割草机、真空吸尘器、博物馆向导和玩具，并且用于这些产品的技术对于在工业中遇到的要求难以使用。但是，存在制造产业可以受益于移动机器人以便提高机器人自动化的灵活性的应用。易于理解的一种情况是当制造如飞机、火车、船、机器、石油平台、桥梁、建筑物、发电厂、风车等等的组件的大型结构时。如今在对于大型结构使用自动化技术时的情况中，昂贵的大型机械手是必须的，并且除了这些机械手的高成本之外，还存在将大型对象移动到固定的机械手的问题。如果在这些应用中具有移动机器人，则工作对象可以仍然处于它们被制造的地方并且移动机器人可以改为移动到该工作对象。

移动机器人包括底座部和相对应该底座部可移动的多个部分，并且该底座部被安装到可移动平台上。在与机器人的该底座部的固定关系中定义底座坐标系。在与位于机器人的工作区域中的工作对象的固定关系中定义工作对象坐标系。必须关于机器人的底座坐标系校准该工作对象坐标系。当对于可移动平台上的机器人的校准程序将要进行时，存在将要解决的两个主要问题。首先是必须确定在处理期间移动平台的放置，以及然后必须精确地测量工作对象坐标系以在由机器人执行的处理程序中使用。

在移动平台上使用工业机器人的主要技术问题是移动机器人相对于工作对象的校准以获得大部分工业处理所需要的精度是非常困难并且耗时的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于关于大型工作对象来校准位于可移动平台上的机器人的简单并且快速的方法。

通过如权利要求1中所定义的方法来实现该目的，其包括以下在软件CAD系统中执行的第一步骤：

将该机器人的CAD模型、该可移动平台的CAD模型、该机器人上的测量单元的CAD模型以及该工作对象的CAD模型加载到该CAD系统中；

关于彼此放置该平台和该工作对象的CAD模型以便该机器人能够触及该工作对象；

操作该机器人的该CAD模型的关节直到该测量单元的该CAD模型移动到关于该平台的第一位置和方向以允许该工作对象的第一特征的测量为止；

存储该测量单元的所述第一位置和方向；

基于在所述第一位置和方向中从该测量单元看见的该工作对象的该CAD模型，生成该第一特征的第一CAD模型；并且

在该CAD系统中存储该第一特征的该第一CAD模型。

该方法包括以下在真实世界中执行的第二步骤：

将真实平台移动到可以做出该第一特征的测量的位置；

自动地移动真实机器人以实现该测量单元关于该平台的所述第一位置和方向；

借助该测量单元执行该第一特征的3D测量；

基于该第一特征的该3D测量，生成该第一特征的第二CAD模型；

在该第一特征的该第一CAD模型与该第一特征的该第二CAD模型之间执行包括缩放和旋转的最佳适应，并且基于此来计算该CAD模型之间的6DOF姿态差异；并且

指示该可移动平台移动并且重定向以补偿所计算的姿态差异。

本发明提出了在通过教导来进行机器人编程的情况中以及在基于CAD的机器人编程的情况中关于大型工作对象校准机器人的可能性。分析的一个结果是离线编程甚至将对于移动机器人具有更重要的角色，因为这可以使得校准和编程变得或多或少的自动化。所述概念基于3D测量单元的使用。

术语姿态意味着位置和方向。

CAD模型意味着由CAD系统中的软件所生成的3D模型。

3D测量意味着使用3D测量单元，诸如立体照相机系统或激光扫描器，来测量对象的拓扑结构。

CAD模型之间的6DOF姿态差异意味着在两个CAD模型之间的6个自由度中的位置和方向的差异。

在CAD系统中，例如在基于CAD的离线机器人编程工具中预备校准。此后，在真实世界中自动地执行校准。该方法提供平台关于工作对象的简单并且快速的校准，即确定在处理期间该移动平台的放置。利用该方法实现的精确性对于机器人相对于工作对象的位置的精确性具有低的要求的应用如涂装和物料操控是足够的。