[發明專利]一種基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法

在審

• 申請號: 201611028063.3
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106595474A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王念峰;張飛躍;周建斌;張憲民;鄭永忠;周生勇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山市三技精密機械有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法，其特征在于采用具有激光跟蹤儀測量系統，對于具有協作關系的兩臺機器人，分別確定每臺機器人基座標系相對激光跟蹤儀坐標系下的齊次變換矩陣，通過坐標變換的方法，實現兩機器人基座標系之間相對位姿關系的確定。

2.根據權利要求1所述基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法，其特征在于每臺機器人根據其自身結構特性，利用機器人單軸旋轉運動建立機器人基座標系，包含以下步驟：

步驟一，將帶磁力的靶球座吸附于機器人末端法蘭盤上，將激光跟蹤儀的反光靶球放在靶球座上，確保標定過程中反光靶球位置固定不動；將激光跟蹤儀架設于雙機器人旁，確保機器人的運動范圍均在激光跟蹤儀的可測范圍內，同時確保在機器人工作空間內激光跟蹤儀與固定于機器人末端法蘭盤上的反光靶球間無障礙物阻擋激光；

步驟二，使機器人處于零點位置，控制機器人第一軸進行單軸旋轉運動，其余五個軸均不轉動，每隔一個預定角度記錄反光靶球球心坐標，共記錄n個點，得到點組轉動結束后將機器人回歸零點；

步驟三，控制機器人第二軸進行單軸旋轉運動，其余五個軸均不轉動，每隔一個預定角度記錄靶球球心坐標，共記錄n個點，得到點組

步驟四，求解機器人基座標系相對激光跟蹤儀坐標系的位姿陣；

步驟五，對第二臺機器人重復步驟一至步驟四，得到機器人2基座標系在激光跟蹤儀坐標系下的齊次變換矩陣T2；根據坐標轉換求得兩機器人之間的相對位姿關系T12。

3.根據權利要求2所述基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法，其特征在于，所述步驟二和步驟三中的單軸旋轉運動，取樣本點時運動范圍在機器人關節運動范圍內，旋轉方向一致。

4.根據權利要求2所述基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法，其特征在于，所述步驟四中的算法為：

1)確定機器人基座標系Z軸；對點組P1進行圓擬合得到圓C1，圓心坐標D1，及擬合圓軸線L1；取L1單位方向向量，方向指向機器人本體部分，即為機器人基座標系中的Z軸；

2)確定機器人基座標系X軸和原點；對點組P2進行圓擬合得到圓C2，圓心坐標D2，及擬合圓軸線L2；根據軸線方程L1和L2，可求得公垂線L3，取L3單位方向向量，方向指向機器人工作空間中心，即為機器人基座標系中的X軸；求解L3與L1的交點坐標O，O即為機器人基座標系原點；

3)確定機器人基座標系Y軸；根據右手定則，由X軸和Y軸叉乘得到機器人基座標系Y軸；至此，可以機器人基座標系在激光跟蹤儀坐標系下的齊次變換矩陣T1。

5.根據權利要求2所述基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法，其特征在于，所述步驟五中，兩機器人基座標系轉換關系為：T12＝T1^-1·T2，至此完成雙機器人基座標系標定。

6.根據權利要求4所述基于激光跟蹤儀的雙機器人基坐標系標定方法，其特征在于，所述1)確定機器人基座標系Z軸具體如下：

對點組P1進行圓擬合得到圓C1方程：(x-x₁)²+(y-y₁)²+(z-z₁)²＝r₁²，圓心坐標D1＝(x₁,y₁,z₁)^T，及擬合圓軸線L1方程：取L1單位方向向量Z1方向指向機器人本體部分，Z1即為機器人基座標系中的Z軸。