一种机器人抖动测试系统、方法、装置及可读存储介质与流程

1.本技术涉及电子技术领域，特别涉及一种机器人抖动测试系统、方法、装置及一种可读存储介质。


背景技术：

2.目前机器人应用逐渐普及，各行各业对机器人的动态特性要求越来越高，目前机器人末端抖动测试是产品开发和出厂检测阶段较为重要的测试项，机器人末端抖动情况需要特别关注。
3.测试机器人末端抖动情况有多种方式，目前常用的方式是使用激光测距仪和拉线测量方式。其中，激光测距仪测试方法通过配合激光跟踪仪测量机器人在行进方向上点位再根据点位和时间间隔计算出速度，使用激光跟踪仪时会要求机器人必须面对跟踪仪，一旦光路被遮挡，跟踪仪便不能捕捉机器人位置，无法实现抖动的测量分析，对使用场地要求较高，且此方式造价高昂，对使用人员素质要求较高，很难大批量使用；拉线式位移传感器测试方式是在一套专用基座上安装多个位移传感器，这些传感器能够实时测量线的长短，再通过系统计算便可以获取测量点的运动情况，但是该方法测量范围有限，且对场地有特殊要求。
4.因此，如何相对降低测试成本，降低测试场地以及使用人员的要求，是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种机器人抖动测试系统，该系统可以降低测试成本，降低测试场地以及使用人员的要求；本技术的另一目的是提供一种机器人抖动测试方法、装置及一种可读存储介质。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种机器人抖动测试系统，其特征在于，包括：控制端以及固定于机器人指定端的采集器；
7.其中，所述采集器包括加速度计；
8.所述控制端用于调用所述加速度计采集所述指定端在可达区域内的加速度值，并根据所述加速度值进行机器人抖动分析，生成抖动分析数据。
9.可选地，所述采集器还包括：陀螺仪；
10.则相应地，所述控制端还用于：调用所述陀螺仪采集所述指定端在可达区域内的角速度值，并根据所述角速度值进行机器人抖动分析。
11.可选地，所述控制端与所述采集器中包括无线模块，所述控制端与所述采集器通过所述无线模块无线连接。
12.本技术公开一种机器人抖动测试方法，包括：
13.控制端调用固定于机器人指定端的采集器采集所述指定端在可达区域内的抖动情况，得到抖动数据；其中，所述采集器包括加速度计，所述抖动数据包括加速度值；
14.获取所述抖动数据，并对所述抖动数据进行机器人抖动分析，生成抖动分析数据。
15.可选地，对所述抖动数据进行机器人抖动分析，包括：
16.统计预设时长内的加速度值，生成加速度—时间变化曲线；
17.根据所述加速度时间变化曲线分析所述指定端的抖动频率以及抖动幅度，并将所述抖动频率分析数据以及所述抖动幅度分析数据作为所述抖动分析数据。
18.可选地，所述采集器还包括陀螺仪，所述抖动数据还包括角速度值；
19.则相应地，对所述抖动数据进行机器人抖动分析，包括：对所述加速度值以及所述角速度值进行融合抖动分析。
20.可选地，对所述加速度值以及所述角速度值进行融合抖动分析，包括：
21.统计预设时长内的加速度值以及角速度值；
22.将相同时刻下的加速度值与角速度值进行加权融合，得到融合数据；
23.对所述融合数据进行姿态抖动分析。
24.可选地，所述机器人抖动测试方法还包括：
25.根据所述抖动分析数据进行机器人运行稳定性判定，生成判定结果；
26.根据所述判定结果输出相应提示信息。
27.本技术公开一种机器人抖动测试装置，包括：
28.数据采集控制单元，用于调用固定于机器人指定端的采集器采集所述指定端在可达区域内的抖动情况，得到抖动数据；其中，所述采集器包括加速度计，所述抖动数据包括加速度值；
29.抖动数据分析单元，用于获取所述抖动数据，并对所述抖动数据进行机器人抖动分析，生成抖动分析数据。
30.本技术公开一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述机器人抖动测试方法的步骤。
31.判断机械抖动最直接的指标是与运动方向垂直方向上的位移，这个可以使用激光跟踪仪测量，但是激光跟踪仪价格很昂贵，为了降低成本同时实现有效的抖动分析，本技术所提供的机器人抖动测试系统考虑到机械抖动近似振幅不断衰减的简谐运动，通过指定端在可达区域内的加速度值进行机器人抖动分析可以有效测试机器人的抖动特性，因此调用加速度计作为采集器进行机器人指定端位移上的抖动数据的采集可以有效实现机器人抖动测试；同时加速度计成本低，可以有效减少抖动测试系统整体的使用成本，对于使用者要求也较低，可以降低对于使用人员的要求；另外，该种类型的采集器可以固定在机器人任何位置，对于测试场地以及测试点要求低，可以实现方便对机器人各轴抖动特性进行测试。
32.本技术还提供了一种机器人抖动测试方法、装置及一种可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
34.图1为本技术实施例提供的一种系统设备示意图；
35.图2为本技术实施例提供的一种工作流程示意图；
36.图3为本技术实施例提供的一种机器人抖动测试方法的流程图；
37.图4为本技术实施例提供的一种机器人抖动测试装置的结构框图。
具体实施方式
38.本技术的核心是提供一种机器人抖动测试系统，该系统可以降低测试成本，降低测试场地以及使用人员的要求；本技术的另一核心是提供一种机器人抖动测试方法、装置及一种可读存储介质。
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.实施例一：
41.本实施例主要提供的一种机器人抖动测试系统；该系统主要包括：控制端与采集器两部分。
42.控制端与采集器连接，用于生成对于采集器的控制指令，以便控调用加速度计采集指定端在可达区域内的加速度值，并根据加速度值进行机器人抖动分析。需要说明的是，本实施例中对于控制端的具体设备设置不做限定，可以参照现有的控制设备的设置方式，比如可以设置用于生成指令的部件以及用于进行数据分析的部件等。
43.采集器用于采集指定端在可达区域内的抖动数据，采集器固定于机器人的任意待测试的指定部位，即指定端，需要说明的是，本实施例中对于指定端的具体位置不做限定，可以固定于任意待测试的部位，且固定方式不做限定，可拆卸的固定方式均可。
44.判断机械抖动最直接的指标是与运动方向垂直方向上的位移，这个可以使用激光跟踪仪测量，但是激光跟踪仪价格很昂贵，购买一台激光跟踪仪要上百万。为了降低成本，本技术考虑到机械抖动近似振幅不断衰减的简谐运动，将机器人的抖动数据采集转向对于指定端进行简谐运动数据的采集，具体地，本实施例中采集器指可以用于实现简谐运动数据采集的设备，具体可以包括加速度计。
45.加速度计用于采集指定端在可达区域内的加速度值。加速度计也叫重力加速度计，是因为在静止不动时，由于重力加速度的存在，其值不会完全归零，而是重力加速度在其各轴上的加速度分量。通过这一分量可以计算出加速度计轴方向与水平方向的夹角，可以实现机器人轨迹测量中对于位置的测量，而由于加速度计固定于指定端，因此可以实现对于指定端位置数据的测量。在已知加速度和简谐运动周期时可以计算得到周期内的最大振幅，根据加速度、周期和振幅随时间的变化可以判断机器人指定端的抖动情况。
46.目前机器人测试抖动特性常使用激光跟踪仪或者拉线式测量方法，这两种方法对造价高昂，且对使用者有较高要求；同时存在干涉问题即机器人只能在特定区域才可以进行测试，一旦超过这个区域便会产生干涉，比如激光测距仪要求激光不能被遮挡，故测试位姿有限不能全方位测试机器人抖动特性。本技术中采用包括加速度计在内的采集器实现对于机器人抖动的数据测量，该种设备选择下，采集器可以固定在机器人任何位置，方便对机
器人各轴抖动特性进行测试。
47.加速度计采集得到的是指定端的加速度值，控制器获取该数据后需要根据该加速度值进行机器人抖动运动的数据分析，即根据加速度值进行简谐运动的运动分析。本实施例中对，并根据加速度值进行机器人抖动分析，生成抖动分析数据的数据分析方式不做限定，可以通过振幅、频率、周期等方面实现数据分析，具体可以参照现有的包括加速度值的简谐运动的分析方式。
48.需要说明的是，本实施例中的采集器可以包括加速度计，也可以进一步包括其他采集设备，以提升数据采集的精度，比如可以进一步配置陀螺仪等设备，在此不做限定。
49.控制端与采集器连接，本实施例中对于具体连接方式不做限定，可以通过有线连接，也可以通过无线连接。可选地，为了提升测试中机器人运动的灵活性，可以选用无线连接的方式实现数据传输，具体地，控制端与采集器中包括无线模块，以通过无线模块无线连接。采集数据通过无线模块传输，对机器人姿态无要求，可以全面测试机器人抖动特性，提升对于各种机器人运动姿态的数据精准采集。
50.基于上述介绍，本实施例介绍的机器人抖动测试系统通过指定端在可达区域内的加速度值进行机器人抖动分析可以有效测试机器人的抖动特性，可以有效实现机器人抖动测试；同时加速度计成本低，可以有效减少抖动测试系统整体的使用成本，对于使用者要求也较低，可以降低对于使用人员的要求；另外，该种类型的采集器可以固定在机器人任何位置，对于测试场地以及测试点要求低，可以实现方便对机器人各轴抖动特性进行测试。
51.实施例二：
52.上述实施例中对于采集器的具体设备选择不做限定，在包括加速度计之外，可以进一步包括其他设备。为进一步提升简谐运动数据采集的精准度，可以使用加速度计和陀螺仪作为采集器，结合两设备进行抖动测试，提高数据精度，减小误差。
53.机器人一般直线运动，通过加速度计一般是对于指定端位置的数据采集，实现在位移上的抖动分析。而角度反映的是机器人运动过程中姿态维持情况，如果角度抖动较大，则说明机器人在运动过程中不稳定，单独通过加速度计也能算角度，但是它有零飘和温飘，测量会有一定误差，而单独使用角加速不能得到初始角度。因此，为了实现对于机器人姿态上的抖动测量，采集器中可以进一步包括：陀螺仪。陀螺仪实现对于角度的采集，加速度计实现对于位置的采集，结合两部分数据可以实现对于机器人位姿抖动的精准分析。
54.而相应地，控制端还用于：调用陀螺仪采集指定端在可达区域内的角速度值，并根据角速度值进行机器人抖动分析，其中具体地根据角速度值进行抖动分析的过程也可以参照现有简谐运动的分析方式，在此不做限定。
55.实施例三：
56.为加深对上述实施例中提供的具体设备工作配合方式的理解，本实施例中以一种设备配置方式下的协作抖动测试过程进行介绍。
57.本实施例介绍的机器人抖动测试系统主要包括采集器、控制器、无线模块、电脑上位机，其中，控制器、无线模块、电脑上位机属于控制端。
58.如图1所示为一种系统设备示意图，其中包括：控制器(1)、无线模块(2、4)、电脑上位机(3)、采集器(5)。其中控制器负责把电脑上位机(3)的指令通过无线模块(2、4)传递给采集器(5)，同时把来自采集器(5)的数据传递给电脑上位机(3)。采集器(5)中传感器包括
加速度计和陀螺仪，通过其中微控制器获取实时数据并对两者数据进行融合，使所得结果更加精确，减小误差。利用电脑端的上位机软件便可以实时监测机器人抖动情况。另外采集器可以根据需要固定在工业机器人(6)的任何位置，方便使用者监测机器人各轴抖动情况。
59.其工作流程示意图如图2，在系统上电之后采集器首先完成自身参数初始和自检，检测陀螺仪和加速度计工作状态，一旦有问题及时告警，之后便等待上位机指令。指令分为两种，一种为配置指令可以配置采集器的采集模式(定时、定量、持续采集)、采样间隔以及采样数量等，另一种是采集指令，采集器收到采集指令后开始采集工作，并通过无线模块传输给控制器上。数据最终保存在上位机中，方便使用者进行进一步分析。
60.采集器通过无线模块把数据传至电脑端，利用电脑端的上位机软件可以实时监测机器人抖动情况。另外采集器可以根据需要固定在任何位置，方便使用者监测机器人各轴抖动情况。针对机器人抖动频率选择相应器件，其成本较低。采集器自身重量较轻,极大的减少了额外负载对机器人运动的影响。常规测试对机器人运动范围有要求，而本设计的控制器和采集器采用无线传输，对机器人运动范围无要求，可以更全面测试机器人性能。
61.实施例四：
62.请参考图3，图3为本实施例提供的一种机器人抖动测试方法的流程图；该方法主要包括：
63.步骤s110、控制端调用固定于机器人指定端的采集器采集指定端在可达区域内的抖动情况，得到抖动数据；其中，采集器包括加速度计，抖动数据包括加速度值；
64.步骤s120、获取抖动数据，并对抖动数据进行机器人抖动分析，生成抖动分析数据。
65.本实施例中，可以通过简谐运动的分析方式，对抖动数据进行机器人抖动分析。具体地，对抖动数据进行机器人抖动分析的过程具体可以包括以下步骤：
66.(1)统计预设时长内的加速度值，生成加速度—时间变化曲线；
67.(2)根据加速度时间变化曲线分析指定端的抖动频率以及抖动幅度，并将抖动频率分析数据以及抖动幅度分析数据作为抖动分析数据。
68.简谐运动的振幅其加速度值与频率相关，三者关系具体为：
69.d＝a/(2πf)^2，其中d为位移(抖动幅度)，a为加速度，f为频率；加速度值可以根据实时采集数据得到，取两个波峰之间的最大值，频率可以通过两个波峰之间时间间隔推算出来，所以每个周期间的最大位移可以计算出来。
70.可以理解的是，本实施例还可以通过其他方式对抖动数据进行机器人抖动分析，本实施例对于具体的数据分析的过程不做限定。
71.本实施例中通过频率与幅度实现对于抖动的分析，若抖动频率过快，则抖动周期过短，机器人的指定端处于高频抖动状态，可能影响机器人整体稳定性，存在抖动异常问题；而若抖动幅度过大，指定端处于剧烈抖动状态，也可能存在异常抖动问题。通过频率与幅度实现对于抖动的分析，实现方式简单，且可以实现有效的机器人抖动评判。
72.本实施例中对于采集器的具体设备选择不做限定，若采集器还包括陀螺仪时，抖动数据还包括角速度值；则相应地，对抖动数据进行机器人抖动分析，包括：对加速度值以及角速度值进行融合抖动分析。两数据可以单独分析，结合两分析结果进行最终的抖动评判，而也可以采用数据融合分析的方式，进行数据融合后，结合融合数据进行整体分析，后
者可以进一步结合两者之间的原始数据关系进行进一步精准的抖动分析，本实施例中仅以后者为例进行数据分析的介绍。
73.本实施例中对于该种情况下的融合数据分析不做限定，融合算法有很多，本实施例中介绍一种较为简单的实现方式：加权平均。相应地，对加速度值以及角速度值进行融合抖动分析的过程具体可以包括如下步骤：
74.统计预设时长内的加速度值以及角速度值；
75.将相同时刻下的加速度值与角速度值进行加权融合，得到融合数据；
76.对融合数据进行姿态抖动分析。
77.具体的加权融合的基本公式可以按照如下的公式进行：
[0078][0079]
其中a为t1时刻的角度值，m和n为加权因子，w为陀螺仪给出的角速度，a为t1时刻加速度计给出的加速度值。这样把加速度计获得的角度和陀螺仪积分得到的角度通过加权因子进行融合，可以减少误差，增加检测精确度。
[0080]
在生成抖动分析数据后，为实现对于用户侧的及时信息反馈，可选地，可以进一步执行以下步骤：
[0081]
(1)根据抖动分析数据进行机器人运行稳定性判定，生成判定结果；
[0082]
(2)根据判定结果输出相应提示信息。
[0083]
比如，判定结果包括抖动幅度过大，则输出抖动幅度过大的提示信息。
[0084]
需要说明的是，本实施例中介绍的机器人抖动测试方法可以参照上述实施例中对于机器人抖动测试系统的介绍，在此不再赘述。
[0085]
实施例五：
[0086]
请参考图4，图4为本实施例提供的一种机器人抖动测试装置的结构框图；可以包括：数据采集控制单元110以及抖动数据分析单元120。本实施例提供的机器人抖动测试装置可与上述实施例中介绍的机器人抖动测试方法相互对照。
[0087]
其中，数据采集控制单元110用于调用固定于机器人指定端的采集器采集指定端在可达区域内的抖动情况，得到抖动数据；其中，采集器包括加速度计，抖动数据包括加速度值；
[0088]
抖动数据分析单元120用于获取抖动数据，并对抖动数据进行机器人抖动分析，生成抖动分析数据。
[0089]
需要说明的是，本实施例介绍的机器人抖动测试装置可以设置于机器人抖动测试系统的控制端中，实现对于机器人抖动测试的控制分析，具体可以参见上述实施例部分的介绍，在此不再赘述。
[0090]
实施例六：
[0091]
本实施例公开一种可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如机器人抖动测试方法的步骤，具体可参照上述实施例中对机器人抖动测试方法的介绍。
[0092]
该可读存储介质具体可以为u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
[0093]
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0094]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0095]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0096]
以上对本技术所提供的机器人抖动测试系统、方法、装置及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。