[發(fā)明專利]一種雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系標(biāo)定方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811267326.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109333537A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙歡;唐敏杰;葛東升;丁漢
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，并具體公開了一種雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系標(biāo)定方法及系統(tǒng)，其通過在協(xié)作機(jī)器人的雙臂間構(gòu)造三組以上擊掌動作以獲取標(biāo)定方程所需的位置信息，再利用標(biāo)定方程求解具有協(xié)作關(guān)系的兩機(jī)械臂基坐標(biāo)系間的位姿變換矩陣，以此完成雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系的標(biāo)定。本發(fā)明除標(biāo)定環(huán)外不需任何額外的傳感裝置或測量設(shè)備，操作步驟簡單、標(biāo)定精度高，可解決常見雙臂機(jī)器人基坐標(biāo)系的標(biāo)定問題，適用于各類雙臂協(xié)作的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系標(biāo)定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在服務(wù)機(jī)器人行業(yè)與自動化生產(chǎn)中存在許多復(fù)雜的裝配任務(wù)或者大型零件的搬運(yùn)等，雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)則為其提供了便捷、有效的解決途徑。雙臂協(xié)作機(jī)器人目前已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，特別是在服務(wù)機(jī)器人的開發(fā)設(shè)計(jì)以及柔性化制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。在雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)中，每一個(gè)機(jī)械臂在執(zhí)行協(xié)作任務(wù)的時(shí)候需要知道另一個(gè)機(jī)械臂的位置，也就是確定另一個(gè)機(jī)械臂的基坐標(biāo)系與自己基坐標(biāo)系的相對位姿，這就是所謂的雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系標(biāo)定問題。

目前，解決雙臂協(xié)作機(jī)器人的基坐標(biāo)系標(biāo)定問題依然缺少簡單有效的方法，已有的多機(jī)械臂基坐標(biāo)系的標(biāo)定方法，一般均需要借助附加傳感器與精密測量儀器，或者需要在機(jī)械臂末端安裝額外的標(biāo)定裝置(如標(biāo)定槍)，標(biāo)定的步驟比較繁瑣，且會由于誤差的疊加影響標(biāo)定的精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系標(biāo)定方法及系統(tǒng)，其通過在機(jī)器人雙臂之間構(gòu)造擊掌動作并記錄雙機(jī)械臂末端的位置信息，依據(jù)標(biāo)定方程計(jì)算對應(yīng)基坐標(biāo)系間的變換矩陣，本發(fā)明除標(biāo)定環(huán)外不需要任何額外的傳感裝置或測量設(shè)備，操作步驟簡單、標(biāo)定精度高，可解決常見雙臂機(jī)器人基坐標(biāo)系的標(biāo)定問題，適用于各類雙臂協(xié)作的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其通過在協(xié)作機(jī)器人的雙臂間構(gòu)造三組以上擊掌動作以獲取標(biāo)定方程所需的位置信息，再利用標(biāo)定方程求解具有協(xié)作關(guān)系的兩機(jī)械臂基坐標(biāo)系間的位姿變換矩陣，以此完成雙臂協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)的基坐標(biāo)系的標(biāo)定。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，包括如下步驟：

(1)將雙臂機(jī)器人的兩條機(jī)械臂的末端移動到兩機(jī)械臂工作空間重疊區(qū)域的某一位置點(diǎn)，并通過標(biāo)定環(huán)構(gòu)建擊掌動作，使兩機(jī)械臂的末端面完全貼合，以保證兩機(jī)械臂末端坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合；

(2)保持擊掌動作，將雙臂機(jī)器人的兩條機(jī)械臂的末端移動到工作空間重疊區(qū)域的m個(gè)不同位置點(diǎn)P₁,P₂,…,P_m，m≥3，計(jì)算每一位置點(diǎn)在兩個(gè)機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

(3)將每一位置點(diǎn)在兩個(gè)機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)帶入標(biāo)定方程中得到雙臂基坐標(biāo)系間的位姿變換矩陣^RT_L即為所求。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述標(biāo)定方程為：

其中，(^Rbx_i,^Rby_i,^Rbz_i)T為位置點(diǎn)P_i在右機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，(^Lbx_i,^Lby_i,^Lbz_i)為位置點(diǎn)P_i在左機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，i＝1,2,…,m。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，位置點(diǎn)P_i在右機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及在左機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)均通過機(jī)器人正向運(yùn)動學(xué)求解。