[发明专利]一种机械臂坐标系的转换标定方法与系统

权利要求书

1.一种机械臂坐标系的转换标定方法，其特征在于，包括：

S1，基于目标机械臂工作范围内布置的跟踪测量装置，利用末端坐标系平移运动法，获取末端工具坐标系相对测量参考坐标系的坐标旋转变换关系；

S2，利用基于所述末端工具坐标系的单轴旋转法和相对机械臂基坐标系的运动学变换，获取所述末端工具坐标系相对所述机械臂基坐标系的坐标齐次变换关系；

S3，基于选定标定采样点的坐标，分别利用多点重心求解法、重心化处理法和罗德里格矩阵变换求解法，获取所述机械臂基坐标系与所述测量参考坐标系的坐标齐次变换关系；

其中，步骤S1中所述利用末端坐标系平移运动法，获取末端工具坐标系相对测量参考坐标系的坐标旋转变换关系的步骤进一步包括：

通过测量所述目标机械臂的末端工具沿所述末端工具坐标系各方向轴平移运动时，所述末端工具坐标系的原点坐标和平移位移矢量，计算所述末端工具坐标系在所述测量参考坐标系下的单位分量；

所述S2的步骤进一步包括：

拟合获取所述目标机械臂1轴和6轴的轴旋转圆周半径，计算两旋转圆周交点相对于所述测量参考坐标系的坐标在各所述单位分量上的投影，并利用空间矢量几何关系，获取末端工具坐标系相对所述机械臂基坐标系的坐标齐次变换关系；

所述S3的步骤进一步包括：

S31，利用多点重心求解法，分别计算所述标定采样点相对所述机械臂基坐标系和所述测量参考坐标系的重心坐标；

S32，分别基于所述标定采样点相对所述机械臂基坐标系以及所述测量参考坐标系的重心坐标和标定采样点坐标，对所述标定采样点进行重心化处理，分别获取所述标定采样点相对所述机械臂基坐标系和所述测量参考坐标系的重心化坐标；

S33，利用罗德里格矩阵形式，表示所述标定采样点相对所述机械臂基坐标系与所述测量参考坐标系的重心化坐标变换方程；

S34，利用特征值带入法求解所述重心化坐标变换方程，获取所述机械臂基坐标系相对所述测量参考坐标系的变换矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S32的步骤进一步包括：

S321，将所述机械臂基坐标系中的标定采样点坐标矩阵与标定采样点的重心坐标矩阵相减，获取所述标定采样点相对所述机械臂基坐标系的重心化坐标；

S322，将所述测量参考坐标系中的标定采样点坐标矩阵与标定采样点的重心坐标矩阵相减，获取所述标定采样点相对所述测量参考坐标系的重心化坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S33的步骤进一步包括：

S331，基于标定采样点相对机械臂基坐标系和测量参考坐标系的重心化坐标维数要求，设定相应维数的罗德里格反对称矩阵；

S332，基于所述罗德里格反对称矩阵，将机械臂基坐标系相对测量参考坐标系的旋转分量变换矩阵等效变换为罗德里格矩阵形式；

S333，基于罗德里格矩阵形式的所述旋转分量变换矩阵，将所述标定采样点相对所述机械臂基坐标系与所述测量参考坐标系的重心化坐标变换方程等效变换为包含所述罗德里格反对称矩阵的方程形式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述跟踪测量装置按如下步骤进行布置：

在所述目标机械臂工作范围内架设激光跟踪测量装置；

在所述目标机械臂的末端工具上固定激光反射靶球，并使所述激光反射靶球处于所述激光跟踪测量装置的工作范围。