[發明專利]一種機器手臂TCP工具坐標系標定方法及裝置

在審

• 申請號: 202111543806.1
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114227678A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 劉海鋒;李茂華;劉亞多;蘇志鋼;鄧元靖
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及機器手臂坐標分析技術領域，具體提供了一種機器手臂TCP工具坐標系標定方法及裝置，包括：將特征識別球體卡接在機器手臂上，并旋轉特征識別球體直至特征識別球體上的第二白色標記指向機器手臂TCP坐標系的預設x軸；獲取所述特征識別球體表面的激光點云數據，并基于所述激光點云數據確定機器手臂TCP坐標系；獲取機器人坐標系與機器手臂TCP坐標系之間的轉換矩陣，并將該轉換矩陣作為機器手臂TCP工具坐標系。該方案對于機器手臂TCP工具坐標系的標定精度高且勞動量很小。

技術領域

本發明涉及機器手臂坐標分析技術領域，具體涉及一種機器手臂TCP工具坐標系標定方法及裝置。

背景技術

目前，各種數控機器人手臂開始在焊接、搬運、噴涂和分揀等領域得到了大規模的應用。機器手臂上需要安裝各種工具，該工具中的定位點即為機器手臂的TCP。TCP(TargetCenter Point)點對應的工具坐標系是機器手臂中的一個非常重要的參數。它的標定精度，直接影響到機器手臂的路徑執行精度，都有重要的影響。

目前，主要采用人工控制機器人運動的方法來確定TCP的工具坐標系。在確定TCP的XYZ坐標及四元數時，都需要人工介入。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提出了一種機器手臂TCP工具坐標系標定方法及裝置。

第一方面，提供一種機器手臂TCP工具坐標系標定方法，所述機器手臂TCP工具坐標系標定方法包括：

將特征識別球體卡接在機器手臂上，并旋轉特征識別球體直至特征識別球體上的第二白色標記指向機器手臂TCP坐標系的預設x軸；

獲取所述特征識別球體表面的激光點云數據，并基于所述激光點云數據確定機器手臂TCP坐標系；

獲取機器人坐標系與機器手臂TCP坐標系之間的轉換矩陣，并將該轉換矩陣作為機器手臂TCP工具坐標系。

優選的，所述特征識別球體包括：設有孔的球體，該孔用于將球體卡接在機器手臂上，所述孔在球體的對稱位置處設有第一白色標記，所述球體的正西方向處設有第二白色標記，其中，所述孔的方向為球體的正北方向，所述第一白色標記的方向為球體的正南方向。

進一步的，所述孔用于將球體卡接在機器手臂的焊絲上。

進一步的，所述球體的孔的底部為球體的圓心，所述球體為黑色，所述第一白色標記和第二白色標記均為圓形標記。

進一步的，所述孔的直徑小于機器手臂的焊絲的直徑。

進一步的，所述孔的直徑為1.2mm，所述球體的半徑為10mm。

優選的，所述獲取所述特征識別球體表面的激光點云數據，包括：

采用面激光傳感器對所述特征識別球體表面進行掃描，得到所述特征識別球體表面的激光點云數據。

進一步的，所述基于所述激光點云數據確定機器手臂TCP坐標系，包括：

利用圖像識別算法識別所述激光點云數據，得到特征識別球體對應的黑色球形、第一白色標記對應的白色球形和第二白色標記對應的白色球形；

將黑色球形的圓心作為機器手臂TCP坐標系的圓心，將黑色球形的圓心指向第二白色標記對應的白色球形的圓心方向作為機器手臂TCP坐標系的x軸，將黑色球形的圓心指向第一白色標記對應的白色球形的圓心方向作為機器手臂TCP坐標系的z軸，將機器手臂TCP坐標系的x軸與z軸叉乘得到機器手臂TCP坐標系的y軸。

第二方面，提供一種機器手臂TCP工具坐標系標定裝置，所述機器手臂TCP工具坐標系標定裝置包括：

初始化模塊，用于將特征識別球體卡接在機器手臂上，并旋轉特征識別球體直至特征識別球體上的第二白色標記指向機器手臂TCP坐標系的預設x軸；