[發明專利]一種機器人及其工藝設備相對位姿的測定方法及測定裝置

有效

• 申請號: 201810167475.8
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108375337B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 邱觀雄
• 申請（專利權）人: 邱觀雄
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳永寧

1.一種機器人及其工藝設備相對位姿的測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

將測量球(3)固定在機器人工具(2)上，機器人(1)運行N個位置，機器人(1)記錄下腕部坐標系的在機器人基坐標系下的位置M_i和姿態R_i，其中同時記錄下這N次測量中測量球(3)的球心在工藝設備坐標系下的位置P_i，其中

將所得到的N個腕部坐標系的在機器人基坐標系下的位置M_i和姿態R_i與N次測量中測量球(3)的球心的位置P_i帶入相關公式進行求解，得到工藝設備坐標系相對于機器人基坐標系的相對位姿；

所述相關公式為，已知的輸入為所采集的數據M_i，R_i，P_i，

未知的參數為工藝設備坐標系相對于機器人基坐標系的位置t和姿態s；

另外設測量球(3)的球心相對于腕部坐標系的位置為X，也為一個待求得未知參數；

存在以下方程：

令

有：

化簡得到：

其中

故有：

其中

對于以上方程組，不能保證每一個方程的解都相同，其中兩個或兩個以上方程的解可能彼此遠離，因此，全局的解決方案也不能得到保證；

令:

找到使λ達到最小化的X，即是方程組的解上述函數為非凸函數，只能得到局部的極小值，為了得到全局的極小值，通過選擇初始點可以解決這一問題，因此可以按下面步驟：

步驟一，生成m個初始點集，每個集合是{X⁽⁰⁾}^m，m∈{1，2，...，M}，對于每一組初始點，用牛頓方法求得方程最小化問題的解X_m

步驟二，求出對應X_m的值

步驟三，根據的值，生成另外m個初始點集，再繼續步驟二

重復上述過程，直到函數值不再發生變化或只有非常小的變化，然后以最小函數值λ_m的解X_m作為最終方案返回

得到解X_m后，繼續進行下一步計算，代入X_m原始方程為：

即

B_i＝t+sP_i，其中

即：

D_i＝sG_i，其中展開為

對于S₁₁，S₁₂，S₁₃有：

可見，這是一個關于未知數S₁₁，S₁₂，S₁₃的三元一次方程組

令

則：

化為三元一次方程組，且有三個等式，用平方根法或者SOR方法求解對于s₂₁，s₂₂，s₂₃，對于s₃₁，s₃₂，s₃₃可用相同的方法得出

將s代入等式B_i＝t+sP_i中，即可得：

t＝-sP_i+B_i

到此，工藝設備坐標系相對于機器人基座標系的位置t和姿態s均已得到。

2.根據權利要求1所述的一種機器人及其工藝設備相對位姿的測定方法，其特征在于：所述測量球(3)的球心在工藝設備坐標系下的位置P_i由激光追蹤儀(6)測量得出。

3.一種測定裝置，其特征在于：利用如權利要求1或2任意一項所述的一種機器人及其工藝設備相對位姿的測定方法。