[发明专利]一种用于双机器人相对空间位置标定的方法

说明书

本发明公开了一种用于双机器人相对空间位置标定的方法，其特征是包括以下步骤：1、在作业区相互重合的1号机器人和2号机器人的法兰盘上分别安装3D传感器和标准球；2、标定3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置关系：3、标定3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置关系：4、根据步骤2得出的3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置关系和步骤2得出的3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置关系，通过坐标转换计算出1、2号机器人的相对空间位置关系。本发明具有标定误差小、所需设备成本低的优点。

技术领域

本发明属于空间位置标定方法，具体涉及一种用于双机器人相对空间位置标定的方法。

背景技术

随着工业机器人在各行业应用的不断深入，越来越多的工作场合需要使用双机器人协助工作，在一些应用场合，机器人配备了视觉定位装置以引导机器人完成装配、码垛等工作。双机器人在协作工作时，一般只在某一台机器人上安装视觉定位装置，为了计算工件在机器人各自基坐标系中的位置，必须通过算法求解两台机器人之间的相对空间位置关系，以实现工件坐标系位置的共享。

现有的标定技术主要借助标定针等辅助设备，通过人眼逆行针尖对位完成标定。另有方法是借助于激光跟踪仪实现标定。这些方法存在以下缺点：1)需要通过人眼进行针尖对位，容易引入较大误差，不同技术人员标定误差各不相同；2)需要额外准备激光跟踪仪设备，价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种标定误差小、所需设备成本低的用于双机器人相对空间位置标定的方法。

实现本发明目的采用的技术方案如下：

本发明提供的用于双机器人相对空间位置标定的方法，包括以下步骤：

步骤1、在作业区相互重合的1号机器人和2号机器人的法兰盘上分别安装3D传感器和标准球；

步骤2、标定3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置关系：

移动2号机器人使得标准球位于1号机器人作业空间内，并保持位置不变，再移动1号机器人，使用3D传感器获得标准球球心在3D传感器坐标系中的位置，利用标准球球心在1号机器人基坐标系中位置不变的原理建立方程组，求解可得3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置；

步骤3、标定3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置关系：

移动1号机器人在一个合适的空间位置，使得2号机器人上的标准球在3D传感器视野中可以自由活动，移动好后保持1号机器人位置不变，再移动2号机器人在使得标准球处于3D传感器视野中的不同位置，记录标准球球心在3D传感器坐标系中的位置，利用球心在2号机器人法兰盘坐标系中位置不变的原理建立方程，求解可得3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置；

步骤4、根据步骤2得出的3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置关系和步骤2得出的3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置关系，通过坐标转换计算出1、2号机器人的相对空间位置关系。

所述标准球球心在3D传感器坐标系中的位置由以下方法实现：

3D传感器分为两类：直接输出点云的3D传感器和3D轮廓线传感器，如果使用第一类直接输出点云的3D传感器，利用扫描得到的点云数据直接拟合标准球球心即可；如果使用的是第二类3D轮廓线传感器，通过轮廓线数据拟合圆即可得到标准球球心的x、z坐标；3D轮廓传感器的轮廓线照射在标准球球面时，激光平面与标准球球体相交会形成一个截面圆，标准球球心与截面圆圆心的连线垂直于圆截面,标准球球心y坐标即可通过下式求得：

式中R为标准球半径，r为截面圆半径。

所述步骤2中，所述3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置通过以下方法实现：