[发明专利]机器人工具的标定方法和标定系统

说明书

本发明公开一种机器人工具的标定方法和标定系统。标定方法包括：提供校准工具和摄像机，校准工具上形成有具有规则的几何形状的校准特征，摄像机的光轴与竖直方向平行；将校准工具安装在机器人工具上，校准工具上的校准特征的几何中心点与机器人工具的中心点在竖直方向上对齐；用摄像机识别校准特征的几何中心点的初始位置；驱动机器人工具围绕竖直轴线旋转预定角度；用摄像机识别校准特征的几何中心点的终止位置；根据初始位置、终止位置和预定角度计算机器人工具的中心点相对于末端法兰盘的中心点的偏置距离；根据偏置距离标定机器人工具的中心点。本发明提高了机器人工具的标定精度和效率。

技术领域

本发明涉及一种机器人工具的标定方法和标定系统。

背景技术

在现有技术中，对于机器人工具的标定，一般采用人工示教的方法，例如，手动地控制机器人以多种不同的姿态(对于六轴机器人而言，一般为四种或更多种不同的姿态)将安装在机器人的法兰盘上的末端执行工具(或称为末端执行器)的中心移动到同一目标点。但是，由于需要通过人眼来判断末端执行工具的中心是否移动到同一目标点，因此，不可避免地会存在误差，导致末端执行工具的中心相对于机器人的法兰盘的中心的传递矩阵的标定不准确，而且手动地控制机器人以多种不同的姿态到达同一目标点和依靠人眼判断是否到达同一目标点的工作非常费时，影响工作效率。对于需要经常更换末端执行工具的机器人系统，在每更换一次末端执行工具之后，都要进行一次重新标定，非常麻烦，非常费时。

在现有技术中，还曾提出过一种基于标定的视觉传感器自动执行机器人工具的标定的技术方案，在该技术方案中，在视觉传感器的引导下控制机器人以多种不同的姿态将安装在机器人的法兰盘上的末端执行工具的中心移动到同一目标点。与用人眼来判断末端执行工具的中心是否到达同一目标点相比，该技术方案省时省力。但是，在该技术方案中，视觉传感器需要识别末端执行工具的中心，由于末端执行工具的几何结构比较复杂，识别非常困难，特别是对于需要经常更换末端执行工具的机器人系统，每更换一次末端执行工具之后，都要重新识别末端执行工具的中心，非常麻烦，非常费时。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个目的，旨在于提供一种机器人系统的自动标定方法，其能够精确地且高效地完成机器人工具的标定工作。

根据本发明的一个方面，提供一种机器人工具的标定方法，包括如下步骤：

S100：提供一个校准工具和一个摄像机，所述校准工具上形成有一个具有规则的几何形状的校准特征，所述摄像机的光轴与竖直方向平行；

S200：将所述校准工具安装在机器人工具上，所述机器人工具安装在机器人的末端法兰盘上，所述校准工具上的所述校准特征的几何中心点与所述机器人工具的中心点在竖直方向上对齐；

S300：用所述摄像机视觉识别所述校准特征的几何中心点在摄像机坐标系中的初始位置；

S400：利用所述机器人驱动所述机器人工具围绕经过所述末端法兰盘的中心点的竖直轴线旋转预定角度；

S500：用所述摄像机视觉识别所述校准特征的几何中心点在摄像机坐标系中的终止位置；

S600：根据所述初始位置、所述终止位置和所述预定角度计算所述机器人工具的中心点相对于所述末端法兰盘的中心点的偏置距离；

S700：根据计算出的偏置距离计算所述机器人工具的中心点在末端法兰盘坐标系中的坐标。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述校准特征为形成在所述校准工具中的圆形孔。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述机器人工具为抓取器，所述校准工具适于被直接抓取在所述机器人工具上。