[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于Scara機(jī)器人的非固定式手眼關(guān)系標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010563110.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111823230B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海霞;盧曉;李玉霞;張治國(guó);宋詩(shī)斌;盛春陽(yáng);聶君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16;G06T7/70
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專(zhuān)利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

1.一種基于Scara機(jī)器人的非固定式手眼關(guān)系標(biāo)定方法，其特征在于：Scara機(jī)器人有三個(gè)關(guān)節(jié)，四個(gè)自由度，第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)都是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第三個(gè)關(guān)節(jié)即能夠旋轉(zhuǎn)又能夠移動(dòng)，三個(gè)關(guān)節(jié)的軸線(xiàn)是相互平行的；Scara機(jī)器人的第二個(gè)關(guān)節(jié)上安裝有相機(jī)，相機(jī)能夠隨著第二個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，此標(biāo)定方法具體包括如下步驟：

步驟1：假設(shè)相機(jī)的坐標(biāo)系為C，Scara機(jī)器人的基坐標(biāo)系為O，Scara機(jī)器人的機(jī)械手臂末端的坐標(biāo)系為T(mén)，則相機(jī)相對(duì)于機(jī)械手臂末端之間的關(guān)系^TG_c為：

^TG_c＝(^oG_T)^-1oG_c (1)；

其中，^oG_T和^oG_c分別是機(jī)械手臂末端和相機(jī)相對(duì)于Scara機(jī)器人基坐標(biāo)系的變換，^oG_T能夠從Scara機(jī)器人的控制器中直接讀出，那么只需要求出^oG_c即能夠確定^TG_c；

步驟2：根據(jù)指數(shù)積模型知：

^oG_c＝e₁e₂^oG_c(0) (2)；

其中：

其中，ω_i∈R^3×1是Scara機(jī)器人第i關(guān)節(jié)的軸線(xiàn)方向矢量，r_i∈R^3×1是Scara機(jī)器人第i關(guān)節(jié)軸上的任意一點(diǎn)，稱(chēng)之為旋量參數(shù)，變量θ_i，i＝1,2，是關(guān)節(jié)角度，能夠?qū)崟r(shí)從Scara機(jī)器人的控制器中獲取；^oG_c(0)∈R^4×4是相機(jī)與Scara機(jī)器人在初始位置時(shí)的坐標(biāo)變換關(guān)系；

步驟3：求取^oG_c(0)；具體包括如下步驟：

步驟3.1：利用Scara機(jī)器人的末端工具去接觸平臺(tái)面上的目標(biāo)點(diǎn)，即能夠得到這些目標(biāo)點(diǎn)在Scara機(jī)器人基坐標(biāo)系下的值，記為X_o∈R^n×3，n＞＝4為目標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

步驟3.2：控制機(jī)械手臂帶動(dòng)相機(jī)運(yùn)動(dòng)，使目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)入到相機(jī)視野中，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行拍照，此時(shí)目標(biāo)點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下的值，記為X_c0∈R^n×3，同時(shí)，這一拍照位置被記為Scara機(jī)器人的初始位置；然后利用先求旋轉(zhuǎn)矩陣后求平移向量的傳統(tǒng)兩步法獲得^oG_c(0)，即得到初始位置時(shí)相機(jī)與Scara機(jī)器人之間的關(guān)系；

步驟4：求取旋量參數(shù)ω_i,r_i,i＝1,2；具體包括如下步驟：

步驟4.1：從Scara機(jī)器人的初始位置開(kāi)始，轉(zhuǎn)動(dòng)Scara機(jī)器人的第二個(gè)關(guān)節(jié)θ₂角度，控制目標(biāo)點(diǎn)不超出相機(jī)的視野范圍，然后獲得目標(biāo)點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)后的相機(jī)坐標(biāo)系下的值X_c2∈R^n×3，根據(jù)X_c0與X_c2的關(guān)系，利用兩步法，得到ω₂,r₂的封閉解；

步驟4.2：步驟4.1的基礎(chǔ)上，緊接著再轉(zhuǎn)動(dòng)Scara機(jī)器人第一個(gè)關(guān)節(jié)θ₁角度，控制目標(biāo)點(diǎn)不超出相機(jī)的視野范圍，并獲得轉(zhuǎn)動(dòng)后目標(biāo)點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下的值X_c1∈R^n×3，然后根據(jù)X_c1與X_c2的關(guān)系，利用兩步法，得到ω₁,r₁的封閉解；

根據(jù)公式(2)，步驟3求取的^oG_c(0)以及步驟4求取的旋量參數(shù)ω_i,r_i,i＝1,2，即能夠?qū)崟r(shí)確定相機(jī)與Scara機(jī)器人之間的關(guān)系。