一种机械臂标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机械臂标定方法及装置，其中方法包括：在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。用以解决现有技术中通过人工示教的方式对机械臂进行标定，既浪费人力又得不到精度较好的标定结果的缺陷，通过采集的机械臂的末端工具自动移动至多个不同位置点的位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本。节约了人力成本。节约了人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种机械臂标定方法及装置。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，机械臂的应用领域越来越广泛。对于高精度加工领域和手术领域这两个应用领域中的机械臂来说，其需要完成的工作任务对精度有很高的要求。机械臂在投入作业前需确定安装于机械臂末端的末端工具坐标系与机械臂末端法兰坐标系的相对关系，才能进行机械臂的精确控制，使之能顺利执行工作任务。这个确定机械臂末端的末端工具坐标系与机械臂末端法兰坐标系的相对关系的过程，称为机械臂的标定。
[0003]目前普遍应用的机械臂标定方法是四点法，即在机器人动作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点后，在工具上确定一个工具中心点，即TCP(机械臂末端的末端工具坐标系原点，Tool Center Point，TCP)，然后手动操纵机器人移动TCP，使TCP点以四种不同的工具姿态与固定点刚好碰上。由于在机械臂的标定过程中，移动机械臂是由人工操作的，机械臂的TCP点是否与固定点碰上是由人眼判断的，所以通过这种方法标定，既浪费人力又得不到精度较好的标定结果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种机械臂标定方法及装置，用以解决现有技术中通过人工示教的方式对机械臂进行标定，既浪费人力又得不到精度较好的标定结果的缺陷，通过采集的机械臂的末端工具自动移动至多个不同位置点的位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本。
[0005]本专利技术提供一种机械臂标定方法，包括：
[0006]在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
[0007]根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
[0008]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿，包括：
[0009]在标记部件自动移动至的所述视觉传感器可识别范围内的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；
[0010]其中，所述标记部件为固定在所述机械臂的末端工具处的可被视觉传感器识别的自带坐标系的标记部件，且所述标记部件的坐标系的原点为所述末端工具的TCP点。
[0011]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，包括：
[0012]根据所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到所述TCP点在所述机械臂坐标系下
的坐标；
[0013]根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵；
[0014]根据所述第一空间转换矩阵，计算在所述位置点的所述TCP点的坐标，与通过所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标间的配准误差；
[0015]基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值；
[0016]将所述TCP点的值作为所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置值。
[0017]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第二位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵，包括：
[0018]将在部分所述位置点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，按照预设的坐标数划分为多组，以作为多组注册点；
[0019]基于每组所述注册点，利用所述注册点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，通过空间配准得到所述第一空间转换矩阵。
[0020]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值，包括：
[0021]基于所述配准误差，对所述TCP点的值不断进行调整迭代，直至得到的所述TCP点的值使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值。
[0022]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述自带坐标系的标记部件为自带坐标系的标记板；垂直于所述标记板的方向为所述末端工具的坐标系的z轴方向。
[0023]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置后，还包括：
[0024]根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
[0025]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
[0026]根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
[0027]根据所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标，和所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第二空间转换矩阵；
[0028]根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
[0029]根据本专利技术所述的机械臂标定方法，所述根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
[0030]基于每一个所述位置点，根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到在每一个所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态；
[0031]将所有所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态
求和并计算平均值；
[0032]将所述平均值作为所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
[0033]本专利技术还提供一种机械臂标定装置，包括：
[0034]采集模块，用于在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
[0035]处理模块，用于根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
[0036]本专利技术提供的一种机械臂标定方法及装置，通过在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集作为第一位姿的所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，以及作为第二位姿的所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿，然后通过第一位姿和第二位姿，得到末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂标定方法，其特征在于，包括：在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系中的位置。2.根据权利要求1所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿，包括：在标记部件自动移动至的所述视觉传感器可识别范围内的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；其中，所述标记部件为固定在所述机械臂的末端工具处的可被视觉传感器识别的自带坐标系的标记部件，且所述标记部件的坐标系的原点为所述末端工具的TCP点。3.根据权利要求2所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，包括：根据所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵；根据所述第一空间转换矩阵，计算在所述位置点的所述TCP点的坐标，与通过所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标间的配准误差；基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值；将所述TCP点的值作为所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置值。4.根据权利要求3所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第二位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵，包括：将在部分所述位置点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，按照预设的坐标数划分为多组，以作为多组注册点；基于每组所述注册点，利用所述注册点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，通过空间配准得到所述第一空间转换矩阵。5.根据权利要求3所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值，包括：基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢雪峰，杨正宜，蒋田仔，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：