[发明专利]标定杆、重力加速度方向的标定系统及其标定方法

权利要求书

1.一种机器人的重力加速度方向的标定系统，其特征在于，所述标定系统包括标定杆、机器人本体以及控制器，所述标定杆包括：安装部，至少包括一安装面；连接杆，所述连接杆的第一端连接所述安装部，所述连接杆与所述安装面垂直；水平仪，所述连接杆的第二端连接所述水平仪，所述水平仪用于判断所述连接杆与水平面是否垂直,

所述机器人本体包括多个依次轴接/枢接的连接轴，所述标定杆的安装部与所述机器人本体的末端法兰连接；所述控制器与每一个所述连接轴耦接；

所述控制器用于在通过所述水平仪检测到所述连接杆与水平面垂直时，获取每一个所述连接轴相对于各自坐标系的轴角度；依据每个所述连接轴的轴角度确定所述机器人的末端法兰坐标系到所述机器人的基础坐标系的变换矩阵；基于所述变换矩阵获取所述机器人重力加速度方向在所述机器人的基础坐标系下的向量；其中，所述机器人的重力加速度方向在所述机器人的基础坐标系下的向量为所述末端法兰坐标系的Z轴方向在所述基础坐标系的向量。

2.一种机器人的重力加速度方向的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：

当标定杆的连接杆垂直于水平仪，同时所述连接杆垂直于安装面，并通过所述水平仪检测到所述连接杆与水平面垂直时，获取所述机器人的每一个连接轴相对于各自坐标系的轴角度；其中，所述标定杆包括：安装部，至少包括一安装面；连接杆，所述连接杆的第一端连接所述安装部，所述连接杆与所述安装面垂直；水平仪，所述连接杆的第二端连接所述水平仪，所述水平仪用于判断所述连接杆与水平面是否垂直；所述标定杆的安装面与所述机器人的末端法兰固定连接；

依据所述每一个连接轴相对于各自坐标系的轴角度确定所述机器人的末端法兰坐标系与所述机器人的基础坐标系之间的变换矩阵；

基于所述变换矩阵获取所述机器人重力加速度方向在所述机器人的基础坐标系下的向量；其中，所述机器人的重力加速度方向在所述机器人的基础坐标系下的向量为所述末端法兰坐标系的Z轴方向在所述基础坐标系的向量。

3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述通过所述水平仪检测到所述连接杆与水平面垂直时，获取所述机器人的每一个连接轴相对于各自坐标系的轴角度的步骤包括：

检测到所述标定杆的水平仪内部标定物到达预定位置时，通过设置于所述每一个连接轴上的编码器获取所述每一个连接轴相对于各自坐标系的轴角度。

4.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述依据所述每一个连接轴相对于各自坐标系的轴角度确定所述机器人的末端法兰坐标系到所述机器人的基础坐标系的变换矩阵的步骤包括：

依据DH正运动学算法以及所述每一个连接轴相对于各自坐标系的轴角度确定所述机器人的末端法兰坐标系到所述机器人的基础坐标系的变换矩阵。

5.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述标定方法还包括：

存储所述机器人重力加速度方向在所述机器人的基础坐标系下的向量，以用于计算所述每一个连接轴的电机输出力矩。