[發明專利]自動高精度非接觸式機器人TCP標定方法

有效

• 申請號: 201810640287.2
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108972543B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 吳樂平;葉彥斐;祁連祥;程偉國;周堅強
• 申請（專利權）人: 南京旭上數控技術有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 劉暢

本發明公開了一種自動高精度非接觸式機器人TCP標定方法，其特征在于在工具末端點安裝超聲波發送探頭S，在機器人矩形底座上設置3個超聲波接收探頭R₁、R₂、R₃，R₁、R₂、R₃的連線構成直角三角形，R₁為直角頂點；建立標定坐標系O?XYZ：R1為坐標原點，為X軸，為Y軸，按照右手坐標系確定Z軸。本發明只需要將工具末端點任意移動到n個位置(n為不小于3的自然數)，不需要人工操作機器人以不同姿態將工具末端點多次重復定位到同一個點，極大的減少了標定時間，提高標定效率，并且在標定過程中可以有效減小TCP標定過程中產生碰撞而導致機器人、工具、工件損壞的可能。

技術領域

本發明涉及機器人TCP標定與機器人離線編程領域，具體是一種自動高精度非接觸式機器人TCP標定方法。

背景技術

隨著機器人應用領域不斷的擴大,企業對機器人性能的要求越來越高。工具中心點TCP(Tool Center Point)標定誤差對機器人定位精度有較大的影響，而定位精度是影響機器人性能的重要因素；TCP標定同時是機器人離線編程技術的基礎。因此，如何快速、準確的標定TCP就顯得尤為重要。

機器人TCP標定是計算工具末端點相對于機器人末端坐標系的位置辨識過程，該位置是一個未知的確定位置。其中，機器人末端坐標系是涉及到機器人控制器軟件的坐標系，可以通過各關節角度值經正向運動學求得機器人末端坐標系相對于基坐標的齊次變換。

傳統的TCP標定方法需要人工操作機器人以不同姿態將工具末端點以不同姿態多次重復定位到同一個點，在人工重復定位時會產生較大誤差，而且標定過程中工具末端點需要盡量靠近標定點，導致耗時長、效率低，而且容易產生碰撞，對機器人、工具和工件造成損害。個別機器人工具坐標系的非接觸式標定方法雖然有效避免了上述產生的問題，但在標定TCP之前，需要先標定基坐標系，而且采用激光標定，對安裝角度和機器人末端點運動位置都有較高的要求。

發明內容

本發明針對背景技術中存在的問題，提出了一種自動高精度非接觸式機器人TCP標定方法。

技術方案：一種自動高精度非接觸式機器人TCP標定方法，在工具末端點即工具中心點TCP安裝超聲波發送探頭S，在機器人矩形底座上設置3個超聲波接收探頭R₁、R₂、R₃，R₁、R₂、R₃的連線構成直角三角形，R₁為直角頂點；建立標定坐標系O-XYZ：R1為坐標原點，為X軸，為Y軸，按照右手坐標系確定Z軸；TCP標定方法具體包括以下步驟：

S1、機器人控制器操作機器人將工具末端點移動到任一位置，超聲波發送探頭S發送超聲波信號，并同時啟動3個超聲波接收探頭R₁、R₂、R₃對應的定時器；

S2、超聲波接收探頭R₁、R₂、R₃接收到信號后，機器人控制器：

S2-1分別關閉對應的定時器并記錄傳輸時間t_j，t_j為超聲波接收探頭R_j接收發送探頭S發出信號所用時間，j＝1,2,3；

S2-2檢測、存儲機器人當前各關節角度值J₁,J₂,…,J_m，m為待標定機器人的關節數；

S2-3記錄機器人周圍環境溫度K；

S3、根據傳輸時間t_j、環境溫度K，得到發送探頭S到各超聲波接收探頭R_j之間的距離L_j；