[发明专利]基于LABVIEW的协作机器人可达域测试系统和方法

说明书

本发明的一个技术方案是提供了一种基于LABVIEW的协作机器人可达域测试系统。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于LABVIEW的协作机器人可达域测试方法。本发明依托于半实物仿真技术和机器人控制技术，使用机器人反向运动学函数计算一个范围内的空间坐标点是否可达，并根据机器人实际的运行状态和位置到达情况，来验证机器人的可达域。此外，通过形成坐标点集的方式，使用半实物仿真技术实现坐标点的自动化遍历与可达点的记录，并通过直接调用机器人的反向运动学函数，在一定范围内可以检测出机器人在两点之间的可达问题以及单个点的可达问题，提高了测试效率。最后，根据可达域测试的可达点记录，计算出机器人的空间可达覆盖率。

技术领域

本发明涉及一种用于测试机器人可达域指标的测试系统以及采用该测试系统的测试方法。

背景技术

目前，协作机器人得到了越来越广泛的应用，例如焊接、搬运、机器维修等场合。如果需要人机协作的场合，那么就需要对机器人的活动范围进行限定，以保证操作人员的人身安全。机器人的位置限定方式主要通过各轴的关节角度，例如某6轴协作机器人的位置范围限定为每轴均为(-170，170)，并且设置力矩控制，当遇到特定阈值的力阻挡时，机器人会采取急停措施。那么，如何明确的了解机器人的活动范围或者工作空间，就成为一个重要的讨论话题。传统的可达域测试，主要是以可达性包络，或者选择重要的坐标点进行确认。

可达域概念存在两种现象：第一个现象是两个点之间的可达现象，第二个现象是某个点的可达现象。针对第一个现象，现方的测试方式是通过列举两个点，观察两个点之间是可达还是不可达来进行判断，但这样的方式会带来很大的工作量，且效率比较低。针对第二种现象，现有的测试方式是通过向机器人发送控制指令，观察机器人是否可达来进行判断，同样存在效率比较低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前测试机器人可达域的方法效率比较低。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种基于LABVIEW的协作机器人可达域测试系统，所述协作机器人包括机器人控制器及由机器人控制的机械臂，机器人控制器通过以太网输出模块一向可达域测试系统反馈机器人状态数据，机器人控制器还通过以太网输入模块一接收可达域测试系统发出的控制指令，其特征在于，所述可达域测试系统构建于LABVIEW平台，包括：

坐标点集生成模块，依据机械臂末端的活动空间限定方式，生成与该活动空间相对应的空间球体的多个坐标点或与该活动空间目标截面相对应的空间球体某个圆形平面的多个坐标点，每个坐标点对应机械臂末端的一个理想位置，所有坐标点组成坐标点集；

坐标点集验证模块，使用图形生成工具利用坐标点集生成模块生成的坐标点集进行图形绘制，判断绘制得到的图形是否为空间球体或是否为圆形区域，若不是，则通知坐标点集生成模块重新生成坐标点集；

机器人末端位置发送模块，与以太网输出模块二相连，以太网输出模块二与以太网输入模块一建立数据通信，机器人末端位置发送模块将经过坐标点集验证模块的坐标点集中的各坐标点转换为机器人控制器可识别的坐标格式，形成机器人可识别的坐标点集，机器人末端位置发送模块一方面将机器人可识别的坐标点集发送给可达域测试模块，另一方面机器人末端位置发送模块接收可达域测试模块反馈的所有不可达坐标点，将不可达坐标点通过太网输出模块二、以太网输入模块一发送至机器人控制器；

可达域测试模块，用于：直接调用协作机器人所使用的反向运动学函数，利用该反向运动学函数解析接收自机器人末端位置发送模块的机器人可识别的坐标点集中的各坐标点，判断各坐标点是否可达，所有判断为可达的坐标点组成可达坐标点集，所有判断为不可达的坐标点组成不可达坐标点集，将可达坐标点集、不可达坐标点集发送至可达域绘制模块，将判断为不可达的所有坐标反馈给机器人末端位置发送模块；