[發明專利]一種基于平面約束的機器人工具坐標系標定方法

有效

• 申請號: 201810374769.8
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108731591B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 王坤;周星;朱志紅
• 申請（專利權）人: 佛山智能裝備技術研究院;佛山華數機器人有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 王國標

1.一種基于平面約束的機器人工具坐標系標定方法，其特征在于：所述標定方法的操作對象包括機器人、連接板、激光位移傳感器以及大理石平臺，所述機器人是六自由度機器人，所述激光位移傳感器是一維傳感器，所述機器人末端位置設置有法蘭盤，所述大理石平臺用于提供平面約束條件，所述大理石平臺提供平面的平面度等級為00級或以上，所述大理石平臺固定不動；所述激光位移傳感器通過連接板固定在機器人末端位置的法蘭盤上，所述激光位移傳感器始終照射在大理石平臺上；

所述標定方法包括以下步驟：

步驟A.設置機器人的運動模式為笛卡爾空間運動模式；

步驟B.在機器人的底座上建立基坐標系B，在法蘭盤中心點處建立末端坐標系E，在激光位移傳感器處建立工具坐標系T；

步驟C.根據基坐標系B、末端坐標系E以及工具坐標系T，設置激光位移傳感器在大理石平臺上的照射點坐標方程，設置關于大理石平臺上照射點坐標的平面約束條件，所述照射點坐標是相對于基坐標系B而言；

步驟D.保證激光位移傳感器的照射點始終在大理石平臺上，保持末端坐標系E的姿態不變，控制末端坐標系E的位置發生一次移動，移動后的點記為P₁點，記錄移動后機器人六個關節角度值以及激光位移傳感器讀數，重復此步驟6次，依次獲得P₂點、P₃點、P₄點、P₅點以及P₆點及其對應的相關數據；

步驟E.保證激光位移傳感器的照射點始終在大理石平臺上，保持末端坐標系E的位置不變，控制末端坐標系E的姿態發生一次改變，改變后的點記為P₇點，記錄改變后機器人六個關節角度值以及激光位移傳感器讀數，重復此步驟3次，依次獲得P₈點和P₉點及其對應的相關數據；

步驟F.根據步驟D和步驟E所獲得的9組數據，求解激光位移傳感器在大理石平臺上的照射點坐標方程，完成工具坐標系T的標定；

所述激光位移傳感器在大理石平臺上的照射點坐標方程如式1所示；

其中P為激光位移傳感器的照射點基于基坐標系B的坐標，表示末端坐標系E相對于基坐標系B的變換矩陣，是4*4階的齊次變換矩陣，表示工具坐標系T相對于末端坐標系E的變換矩陣，是4*4階的齊次變換矩陣，L表示激光位移傳感器的測量長度，R和P分別表示變換矩陣分解得到的3*3階姿態矩陣以及3*1階的位置向量，表示工具坐標系T相對于末端坐標系E的姿態矩陣的第3列；

所述平面約束條件為在執行步驟D和步驟E時，激光位移傳感器在大理石平臺上的照射點所構成的3個共面向量，其矩陣行列式的值等于0。