[发明专利]用于确定机器人坐标系与位于机器人工作范围内的本地坐标系之间的关系的方法和系统

权利要求书

1.一种确定在位于工业机器人(1)的工作范围内的本地坐标系与机器人坐标系之间的关系的方法，其中所述方法包括：

将第一校准物体(10)与所述机器人成固定关系附接，

确定所述第一校准物体相对于所述机器人的位置，

将至少三个第二校准物体(14，15，16；30，31，32)定位在所述机器人的工作范围内，其中，至少其中一个所述校准物体为具有成形为球体的突出部分的凸形校准物体，并且至少其中一个所述校准物体为包括至少两个非平行倾斜表面(20，21，22；33，34)的凹形校准物体，所述至少两个非平行倾斜表面(20，21，22；33，34)布置成接收所述球体使得所述球体在至少一个参考位置与所述表面接触，

确定出在所述本地坐标系中每个所述第二校准物体的至少一个参考位置，

A)使所述机器人以顺应方式运动，直到所述球体与所述凹形校准物体的表面机械接触；

B)读取当所述球体与所述表面机械接触时所述机器人的位置，

对另外的所述校准物体重复所述步骤A-B，并且

基于所述第一校准物体相对于所述机器人的位置、所述第二校准物体在所述本地坐标系中的参考位置以及当所述球体与所述第二校准物体的所述表面机械接触时所述机器人的位置，计算出所述本地坐标系与所述机器人坐标系之间的关系。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面的倾斜角在20-80°区间内。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，至少其中一个所述校准物体(14，15，16)包括三个非平行倾斜表面，所述三个非平行倾斜表面布置成接收所述球体(10)使得所述球体在所述参考位置与所有三个表面接触。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述球体(10)附接在所述机器人(1)上，另外的所述校准物体(30，31，32)成形为具有两个倾斜表面(33，34)的沟槽，并且至少三个沟槽位于所述机器人的工作区域内，使得所述至少三个沟槽的纵向方向是不平行的，并且所述方法包括：

使所述机器人以顺应方式运动，直到所述球体已经与在所有三个沟槽上的两个表面机械接触、并且对于所有三个沟槽的所述机器人的位置已经被存储，以及

基于当所述球体与所述沟槽的表面机械接触时所述机器人的位置计算出所述本地坐标系与所述机器人坐标系之间的关系。

5.如前面权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机器人通过力控制而自动运动。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述机器人通过柔性伺服系统而自动运动。

7.一种用于确定位于工业机器人(1)的工作范围内的本地坐标系与机器人坐标系之间的关系的系统，其中，所述系统包括：

将与所述机器人成固定关系附接的第一校准物体(10)，

将安置在所述机器人的工作范围内的三个第二校准物体(14，15，16；30，31，32)，其中，至少其中一个所述校准物体为具有成形为球体的突出部分的凸形校准物体，并且至少其中一个所述校准物体为包括至少两个非平行倾斜表面(20，21，22；33，34)的凹形校准物体，所述至少两个非平行倾斜表面(20，21，22；33，34)布置成接收所述球体使得所述球体在参考位置与所述表面接触，以及

用于使所述机器人以顺应方式运动直到所述球体与所述凹形校准物体的表面机械接触的装置(12)，以及

计算单元(5)，所述计算单元(5)构造成接收和存储当所述球体与所述表面机械接触时所述机器人的位置，以及基于所述第一校准物体与所述机器人之间的已知关系、在所述本地坐标系中的所述参考位置以及当所述球体与所述表面机械接触时所述机器人的位置计算出所述本地坐标系与所述机器人坐标系之间的关系。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述表面的倾斜角在20-80°区间内。

9.如权利要求7或8所述的系统，其中，至少其中一个所述校准物体(14，15，16)包括三个非平行倾斜表面(20，21，22)，所述三个非平行倾斜表面布置成接收所述球体使得所述球体在所述参考位置与所有三个表面接触。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述校准物体成形为立方体的截头形内角。