[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

本發明涉及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，其特征在于，包括：測量出機器人在N個不同位置時，腕部坐標系在機器人基坐標系下的位置M_i和姿態R_i與N次測量中測量球的球心在工藝設備坐標系下的位置P_i，其中并將其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。本方法避免了人為觀測造成的誤差，使計算結果精確程度提升；測量過程更加簡單方便，用測量球來采點時不需采很多點來擬合圓柱及平面以得到機器人工具坐標系的一個位置，直接采一點即可；適用于任何角度的工藝設備坐標系，不需Z向補償工具坐標系。

技術領域

本發明涉及機器人及其工藝設備的相對位姿的測定技術領域，特別是涉及一種無需知道機器人執行端工具位姿的測定其工藝設備的相對位姿的方法。

背景技術

目前行業內機器人及其工藝設備的相對位姿的測定方法較普遍的主要有兩種思路：

方法1：用已知的機器人工具坐標系碰觸其工藝設備上的有精度要求的N(N＞＝3)個范圍足夠大的點，機器人記錄下這N個點在自身基坐標的值，另外通過工藝設備的CAD數模得知這N個點在其工藝設備坐標系下的值，通過最小二乘法擬合得到機器人及其工藝設備的相對位姿。

方法2：用已知的機器人工具坐標系在空間走任意N(N＞＝3)個范圍足夠大的點，機器人記錄下這N個點在自身基坐標的值，另外使用激光追蹤儀測得這N個點在工藝設備坐標系下的值，通過最小二乘法擬合得到機器人及其工藝設備的相對位姿。例如陳曉穎，湯中華在《工件坐標系的標定方法、裝置及工件加工處理方法、裝置》中取N＝3(沒有說明是通過數模得到還是測量得到點在工件坐標系下的值)。

以上兩種方法均需在得到機器人執行末端工具坐標系的前提下才可以進行，而手動示教通過肉眼得到工具坐標系精度很難做到1mm以內，即使采用某種測量手段較高精度地測得了工具坐標系值，在方法1中對點時和方法2中使用靶標對應工具坐標系位置時也會通過肉眼判斷而引入了較大的觀測誤差，而且在方法2中，當工件坐標系Z向與機器人基座標Z向有角度時，用追蹤儀采點時Z向補償靶標半徑會產生較大偏差，這些都會導致在后面的擬合計算中得不到較精確的結果。

發明內容

本發明旨在解決上述問題，提供了一種機器人及其工藝設備相對位姿的測定方法，消除了人工肉眼觀測判斷而引入的誤差，不需要補償靶標半徑，在擬合的計算中可以得到精確的數據結果。

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：

將測量球固定在機器人工具上，機器人運行N個位置，機器人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。

優選的，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：