一种基于机械臂工具坐标系标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人标定技术领域，具体提供了一种基于机械臂工具坐标系标定方法，具有如下步骤：S1、机械臂工具坐标系位置的标定；S2、机械臂工具坐标系姿态的标定；S3、机械臂工具坐标系的标定结果。与现有技术相比，本发明专利技术不需要昂贵的仪器和复杂的操作，位置标定可以通过前四个标定点位置重合，只改变不同的姿态，从而可以求出机械臂工具坐标系的位置、姿态标定通过后三个点之间的特殊方位关系，从而可以求出机械臂工具坐标系的姿态.该方法简单高效，成本低，标定精度也能达到一定的要求。标定精度也能达到一定的要求。标定精度也能达到一定的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机械臂工具坐标系标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及机器人标定
，具体提供一种基于机械臂工具坐标系标定方法及装置。

技术介绍

[0002]传统的机械臂工具坐标系标定技术通常会用到一些高精尖设备,这样的标定技术非常昂贵操作复杂,不利于技术的推广与应用。这些设备主要包括三维测量仪器，视觉系统，激光追踪仪等，对开发者的成本提出了很高的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术是针对上述现有技术的不足，提供一种实用性强的基于机械臂工具坐标系标定方法。
[0004]本专利技术进一步的技术任务是提供一种设计合理，安全适用的基于机械臂工具坐标系标定装置。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种基于机械臂工具坐标系标定方法，具有如下步骤：
[0007]S1、机械臂工具坐标系位置的标定；
[0008]S2、机械臂工具坐标系姿态的标定；
[0009]S3、机械臂工具坐标系的标定结果。
[0010]进一步的，在步骤S1中，在机械臂工具坐标系位置的标定中，包括机械臂基座坐标系、机械臂末端坐标系和工具坐标系，机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换为工具坐标系相对于机械臂末端的坐标转换为所以工具坐标系相对于机械臂基座坐标系为：
[0011][0012]其中，
[0013][0014]进一步的，位置标定是四个标定点从四个不同的姿态去接触空间中一个固定的点，
[0015][0016][0017]工具坐标系的中心点相对于机械臂基座的位置为：
[0018][0019]其中，和通过机械臂得到四个不同姿态写为：
[0020]和
[0021][0022][0023][0024]由公式(5)
‑
(6)得到：
[0025]同理可得：
[0026][0027][0028]进一步的，由公式(7)(8)(9)可得：
[0029][0030]利用最小二乘法可求得机械臂工具坐标系相对于机械臂末端的位置：
[0031][0032]进一步的，在步骤S2中，在机械臂工具坐标系姿态的标定中，在姿态标定过程中，保持姿态不变，第一个姿态点为标定点1，沿着x轴正方向移动相应的距离得到标定点2，再从标定点1沿着z轴正方向移动相应的距离得到标定点3。
[0033]进一步的，由于姿态不变，可得到工具坐标系相对于机械臂基坐标系x轴方向向量为p
x
，公式为：
[0034][0035]由于姿态不变，可得到工具坐标系相对于机械臂基坐标系z轴方向向量为p
z
，公式为：
[0036][0037]Y轴的方向向量：p
y
＝p
z
×
p
x
ꢀꢀ
(14)，
[0038]为了进一步保证矢量的正交性，进行单位化：
[0039][0040]由(2)可得：
[0041]由(15)(16)得到
[0042]进一步的，在步骤S3中，在机械臂工具坐标系的标定结果为：
[0043][0044][0045][0046]一种基于机械臂工具坐标系标定装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；
[0047]所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
[0048]所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行一种基于机械臂工具坐标系标定方法。
[0049]本专利技术的一种基于机械臂工具坐标系标定方法及装置和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
[0050]本专利技术不需要昂贵的仪器和复杂的操作，位置标定可以通过前四个标定点位置重合，只改变不同的姿态，从而可以求出机械臂工具坐标系的位置、姿态标定通过后三个点之间的特殊方位关系，从而可以求出机械臂工具坐标系的姿态.该方法简单高效，成本低，标定精度也能达到一定的要求。
附图说明
[0051]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052]附图1是一种基于机械臂工具坐标系标定方法中机械臂的示意图；
[0053]附图2是一种基于机械臂工具坐标系标定方法中位置标定示意图；
[0054]附图3是一种基于机械臂工具坐标系标定方法中姿态标定示意图；
[0055]附图4是一种基于机械臂工具坐标系标定方法中自研机械臂inspur arm的结构示意图。
具体实施方式
[0056]为了使本
的人员更好的理解本专利技术的方案，下面结合具体的实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本专利技术保护的范围。
[0057]下面给出一个最佳实施例：
[0058]本实施例中的一种基于机械臂工具坐标系标定方法，具有如下步骤：
[0059]S1、机械臂工具坐标系位置的标定；
[0060]如图1所示，B为机械臂基坐标系,E为机械臂末端坐标系,T为工具坐标系，机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换为工具坐标系相对于机械臂末端的坐标转换为所以工具坐标系相对于机械臂基座坐标系为：
[0061][0062]其中，
[0063][0064]如图2所示，位置标定是四个标定点从四个不同的姿态去接触空间中一个固定的点，
[0065][0066][0067]工具坐标系的中心点相对于机械臂基座的位置为：
[0068][0069]其中，和可以通过机械臂得到四个不同姿态写为：
[0070]和
[0071][0072][0073][0074]由公式(5)
‑
(6)得到：
[0075]同理可得：
[0076][0077][0078]由公式(7)(8)(9)可得：
[0079][0080]利用最小二乘法可求得机械臂工具坐标系相对于机械臂末端的位置：
[0081][0082]S2、机械臂工具坐标系姿态的标定；
[0083]如图3所示，在姿态标定过程中,保持姿态不变，第一个姿态点为标定点1(第四个点),沿着x轴正方向移动相应的距离得到标定点2(第五个点)，再从标定点1沿着z轴正方向移动相应的距离得到标定点3(第六个点)。
[0084]由于姿态不变，可得到工具坐标系相对于机械臂基坐标系x轴方向向量为p
x
，公式为：
[0085][0086]由于姿态不变，可得到工具坐标系相对于机械臂基坐标系z轴方向向量为p
z
，公式为：
[0087][0088]Y轴的方向向量：p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机械臂工具坐标系标定方法，其特征在于，具有如下步骤：S1、机械臂工具坐标系位置的标定；S2、机械臂工具坐标系姿态的标定；S3、机械臂工具坐标系的标定结果。2.根据权利要求1所述的一种基于机械臂工具坐标系标定方法，其特征在于，在步骤S1中，在机械臂工具坐标系位置的标定中，包括机械臂基座坐标系、机械臂末端坐标系和工具坐标系，机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换为工具坐标系相对于机械臂末端的坐标转换为所以工具坐标系相对于机械臂基座坐标系为：其中，3.根据权利要求2所述的一种基于机械臂工具坐标系标定方法，其特征在于，位置标定是四个标定点从四个不同的姿态去接触空间中一个固定的点，是四个标定点从四个不同的姿态去接触空间中一个固定的点，工具坐标系的中心点相对于机械臂基座的位置为：其中，和通过机械臂得到四个不同姿态写为：和和和和由公式(5)
‑
(6)得到：同理可得：同理可得：4.根据权利要求3所述的一种基于机械臂工具坐标系标定方法，其特征在于，由公式(7)(8)(9)可得：利用最小二乘法可求得机械臂工具坐标系相对于机械臂末端的位置：
5.根据权利要求4所述的一种基于机械臂工具坐标系标定方法，其特征在于，在步骤S2中，在机械臂工具坐标系姿态的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭雯，王怀震，谭博，李洪生，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：