[发明专利]一种快捷自判误机器人工具坐标系标定方法

说明书

本发明涉及一种快捷自判误机器人工具坐标系标定方法，具体方法是：在传统姿态标定方法中，定义了一种自判误机制，根据不同姿态下的机器人工具末端中心点实际位置的离散程度来判断录入数据的精确程度，并自动剔除偏差过大的录入数据，减少了操作误差对位置标定的影响；提出了一种快捷的姿态标定方法，调节机器人使工具末端平行于基坐标的Z轴，可得到工具末端的工具坐标系相对于基坐标系的姿态变换矩阵，直接计算得需要标定的姿态变换矩阵，省去了平移步骤和两个数据录入点，使姿态标定更加快捷。

技术领域

本发明适用于各种六轴机械臂工具坐标系的标定，具体涉及一种快捷自判误机器人工具坐标系标定方法。

背景技术

工具坐标系标定分为两部分：(1)位置标定，即获取工具末端相对于机器人腕部坐标系原点的空间距离；(2)姿态标定，即获取工具末端的工具坐标系相对于机器人腕部末端坐标系的姿态变换矩阵。

传统位置标定方法中，通过调整使机器人工具末端中心点以不同的姿态接触工作空间内的同一点，该点为空间中任意一点，由于该操作是人工操作，造成不同姿态的机器人工具末端中心点接触的点之间存在空间距离，使标定位置存在操作误差；传统的姿态标定方法中，将机器人调整为任意姿态，并保持工具姿态不变，使工具分别沿工具坐标系的+X(或+Y)和+Z方向移动，得到工具坐标系原点、+X(或+Y)方向上的一点和+Z方向上的一点，共三个数据录入点，该操作在机器人自带控制程序控制下难以实现且操作复杂。

发明内容

本发明主要解决传统位置标定存在的操作误差，定义了一种工具坐标系自判误(自动判断录入数据正误)位置标定，根据机器人的不同姿态下工具末端中心点实际位置的离散程度(即标准差)来判断录入数据的精确程度，减少了操作误差对位置标定的影响；本发明主要针对传统姿态标定方法存在的步骤复杂问题，提出了一种快捷的姿态标定方法，调节机器人使工具末端平行于基坐标的Z轴(见图2)，可得到工具末端的工具坐标系相对于基坐标系的姿态变换矩阵，直接计算得需要标定的姿态变换矩阵，省去了平移步骤和两个数据录入点，使姿态标定更加快捷。

本发明的上述方法是通过下述技术方案得以解决的：

基于以下定义：

系{0}：基坐标系系{0}，见图1；

系{6}：腕部末端坐标系系{6}，见图1；

系{7}：工具坐标系系{7}，见图1。

[x,y,z,α,β,γ]：源数据，即录入数据，即机器人自带系统得到的用于工具坐标系标定的数据，x,y,z是系{6}到系{0}的偏移，α,β,γ是RPY姿态描述方法系中{6}相对系{0}的旋转角。

T：两个坐标系变换矩阵(4×4矩阵)，

R：两个坐标系坐标轴角度的变换矩阵，R是T的3×3子矩阵；

p：两个坐标系原点的位置向量，p是T的3×1子矩阵。

m,n：坐标系编号，m,n＝0,6,7，m为出发坐标系，n为到达坐标系；

例如：ⁿT_m是坐标系{m}到坐标系{n}的变换矩阵。

因为工具和腕部末端之间没有活动部件，即系{7}相对于系{6}的位姿关系是固定的，⁶T₇、⁶R₇、⁶p₇均固定不变。

i：第i种姿态，i＝1,2....n，n为姿态的总数；

例如：ⁿT_m(i)：第i次录入源数据计算得到的ⁿT_m。