[发明专利]一种工业机器人拐角偏差性能测试方法

权利要求书

1.一种工业机器人拐角偏差性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、C1-C8为机器人最大空间的立方体，平面为该立方体的对角面，矩形轨迹位于该平面上，点E1、E2、E3、E4为矩形轨迹的四个拐角，选取测试点位：根据机器人的工作空间，顺时针选取E4、E1、E2、E3四个点，采用连续轨迹编程以得到矩形实验轨迹，每个拐角离平面各顶点的距离为该平面对角线长度的(10±2)％；

步骤2、使用机器人控制器驱动机器人末端从E4与E1的中点依次经过E1至E2至E3至E4，循环3次，记录跟踪仪采集数据和指令位姿数据；

步骤3、将机器人运动轨迹按拐角分为4部分，分别为：E4与E1的中点至E1与E2的中点，E1至E2的中点至E2至E3的中点，E2至E3的中点到E3至E4的中点，E3与E4的终点至E4与E1的中点；

步骤4、由于机器人在通过拐角、起点和终点的时候速度会减小，因此可以通过判断机器人连续三个点位变动大小判断机器每次循环运动的起始点和停止点，对于机器经过的第一个角来说，它的起点是每次循环的第一个动点；对于机器经过的最后一个角来说，它的终点是每次循环的最后一个静点；对于其他角，它们的起点是相对于该角的起点和终点的中点；

步骤5、当机器人坐标系不一致时，需要做出判断并将坐标系转换为统一方向的机器人坐标系；

步骤6、求出四个指令点的中点坐标，将指令点投影到XOY面上，通过判断X,Y与重点的大小关系，求出当前机器人坐标系类型，之后进行旋转变换，对三类情况，分别对其坐标系逆时针旋转90°、180°、270°，将机器人坐标系旋转到默认坐标系方向；

步骤7、对每一部分，遍历每个点，求出测试点位到当前部分指令点位的最小距离，即求出每次循环每个拐角的最小值；

步骤8、根据CR计算公式求出CR，CR值即为每个拐角的三次循环的值的最大值，CR表示圆角误差；

步骤9、对测试数据点进行投影变换，将它们投影变换到指令点所在的参考平面上；

步骤10、求出投影后新的指令轨迹向量：E34，E41，E12，E23，向量的x，y，z坐标分别存在Ex[]，Ey[]，Ez[]中，用于计算CO，CO表示拐角超调；

步骤11、通过零点定理判断在每个拐角是否有CO值；

步骤12、对每一部分，从零点开始，到该部分的终点结束，用计算点到直线的距离方法计算测试数据点位到指令轨迹的最大距离，即求出每次循环每个拐角的值，最终结果为每个拐角的中的最大值；

步骤13、根据CO计算公式求出CO。

2.根据权利要求1所述的工业机器人拐角偏差性能测试方法，其特征在于，步骤7中的最小距离采用两点间的距离公式：

求出。

3.根据权利要求1所述的工业机器人拐角偏差性能测试方法，其特征在于，步骤8中的CR计算公式：

CR＝maxCR_j，j＝1,2,3

xe、ye、ze是指令拐角点的坐标；

xi、yi、zi是实到轨迹上的指令拐角附近第i个点的坐标。

4.根据权利要求1所述的工业机器人拐角偏差性能测试方法，其特征在于，步骤9中的投影变换方法如下：

三维空间平面的一般方程为：

Ax+By+Cz+D＝0 (1)

假定不在平面上的三维空间点坐标为(x₀,y₀,z₀)，其在平面上的投影点坐标为(x_p,y_p,z_p)，因为投影点到当前点与平面垂直，根据垂直约束条件，易知y_p与z_p满足如下条件：

将(2)和(3)代入(1)，可以解得：

将(4)代入(2)、(3)，可以解得：

由此解得空间三维点到平面的投影坐标(x_p,y_p,z_p)。