[發明專利]一種機器人與變位機位姿關系的標定方法

有效

• 申請號: 201711126685.4
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN109773774B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王廣炎;劉正勇;何烽光
• 申請（專利權）人: 合肥欣奕華智能機器有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 賈瑩

1.一種機器人與變位機位姿關系的標定方法，其特征在于，包括：

分別控制所述變位機的傾斜軸和旋轉軸旋轉至多個待測位置，并記錄安裝于所述變位機上的標記物在各個所述待測位置處的TCP坐標；

根據多個所述TCP坐標，分別獲得所述傾斜軸中心線在機器人坐標系的位置和方向向量以及所述旋轉軸中心線在機器人坐標系的位置和方向向量；

當所述傾斜軸旋轉至零位時，所述旋轉軸中心線位于基準位置處，獲得此時傾斜軸中心線與所述旋轉軸中心線之間的公垂線段；

根據所述傾斜軸中心線、所述基準位置處的旋轉軸中心線以及所述公垂線段，獲得變位機坐標系中各坐標軸的方向向量、所述變位機坐標系原點在機器人坐標系的坐標；

獲得所述傾斜軸中心線在機器人坐標系的位置和方向向量的方法包括：

步驟一、控制所述變位機僅繞傾斜軸旋轉至多個第一待測位置，操作所述機器人跟蹤所述標記物，并記錄所述標記物在每個所述第一待測位置的第一TCP坐標；

步驟二、由多個所述第一TCP坐標擬合出所述傾斜軸中心線的位置和方向向量；

獲得所述旋轉軸中心線在機器人坐標系的位置和方向向量的方法包括：

步驟三、控制所述變位機僅繞旋轉軸旋轉到多個第二待測位置，操作所述機器人跟蹤所述標記物，并記錄所述標記物在每個所述第二待測位置的第二TCP坐標；

步驟四、由多個所述第二TCP坐標擬合出所述旋轉軸中心線的位置和方向向量；

獲得所述變位機坐標系中各坐標軸的方向向量的方法包括：

將執行所述步驟一至所述步驟二后，得到的所述傾斜軸中心線的位置和方向向量作為所述變位機坐標系中的Y軸的位置和方向向量；

或者，多次重復所述步驟一至所述步驟二，獲得多條所述傾斜軸中心線的位置和方向向量；對獲得的多條所述傾斜軸中心線的方向向量單位化后求平均值，并將多條所述傾斜軸中心線的單位方向向量的平均值作為所述Y軸的單位方向向量；并根據多條所述傾斜軸中心線的位置得出所述Y軸的位置；

獲得所述變位機坐標系中各坐標軸的方向向量的方法還包括：將所述公垂線段的方向向量作為所述變位機坐標系的X軸的方向向量；

獲得所述變位機坐標系中各坐標軸的方向向量的方法還包括：

根據所述Y軸和所述X軸的方向向量，獲得所述變位機坐標系的Z軸的方向向量；

在獲得所述旋轉軸中心線在機器人坐標系的位置和方向向量的方法包括所述步驟三和步驟四的情況下，獲得位于基準位置處的旋轉軸中心線的方向向量的方法包括：

在執行所述步驟三之前，獲取所述傾斜軸的旋轉角度，根據所述旋轉角度以及執行所述步驟三至所述步驟四后得到的所述旋轉軸中心線的方向向量，得到在所述傾斜軸旋轉至零位時，位于基準位置處的旋轉軸中心線的方向向量；

或者，多次重復所述步驟三至所述步驟四，獲得多條所述旋轉軸中心線的方向向量；

根據每一條所述旋轉軸中心線的方向向量以及每次執行所述步驟三之前，獲取的傾斜軸的旋轉角度，得到在所述傾斜軸旋轉至零位時，每一條位于所述基準位置處的旋轉軸中心線的方向向量；

對獲得的多條位于所述基準位置處的旋轉軸中心線的方向向量單位化后求平均值，該平均值作為所述基準位置處的旋轉軸中心線的方向向量；

所述標定方法還包括：

獲得處于所述基準位置處的所述旋轉軸中心線與所述變位機坐標系的Z軸之間的夾角；

所述標定方法還包括：

所述變位機坐標系的原點位于所述公垂線段與所述傾斜軸中心線的垂足處。

2.根據權利要求1所述的標定方法，其特征在于，所述步驟一之前，所述方法還包括：

獲取所述標記物初始安裝位置對應的TCP坐標，作為一所述第一TCP坐標。

3.根據權利要求1所述的標定方法，其特征在于，所述步驟三之前，所述方法還包括：

獲取所述標記物在最后一個所述第一待測位置的第一TCP坐標，作為一所述第二TCP坐標。

4.根據權利要求1所述的標定方法，其特征在于，每次重復所述步驟一至所述步驟二之前，所述方法還包括：獲取所述標記物的變化后的初始安裝位置所對應的TCP坐標。