[发明专利]一种用于标定多机器人协同工作坐标系的装置及标定方法

权利要求书

1.一种用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，包括标定工具头、吸力标定靶(6)和标定板机构：

所述标定工具头包括通过连接结构安装在机器人的末端法兰盘处的标定球(5)和变形传感器(3)，所述标定球(5)和变形传感器(3)连接；

吸力标定靶(6)，在标定过程中位置固定，与标定球通过多点吸合以确定基于机器人执行末端的工具坐标系；

所述标定板机构包括触摸屏(7)，触摸屏(7)在标定过程中位置固定，触摸屏(7)与标定球(5)配合通过多点法以确定基于机器人执行末端在触摸屏(7)上的用户坐标系；

在机器人基座固定的情况下，获取机器人的基坐标系，通过计算同一机器人基坐标系与工具坐标系的转换关系、工具坐标系与用户坐标系的转换关系，最终得到该机器人的基坐标系与用户坐标系的转换关系；通过在触摸屏(7)上建立不同机器人各自的用户坐标系，最终得到不同机器人的基坐标系之间的转换关系，从而完成多机器人协同工作坐标系的标定。

2.根据权利要求1所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，在吸力标定靶(6)的顶端设置有一个与标定球(5)的球面相匹配的凹面槽(61)，标定的时候需要把标定球(5)的球面跟吸力标定靶(6)的凹面槽(61)完全贴合。

3.根据权利要求2所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，所述标定球(5)和吸力标定靶(6)采用磁性的方式互相吸合。

4.根据权利要求2所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，所述标定球(5)和吸力标定靶(6)采用真空吸附的方式互相吸合。

5.根据权利要求3或4任一所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，所述标定球(5)采用主动式电容标定球，主动式电容标定球通过电源为其供电。

6.根据权利要求5所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，所述变形传感器(3)与控制移动模块连接，控制移动模块与机器人连接，变形传感器(3)将实时采集的数值反馈至控制移动模块，控制移动模块根据反馈的数值指导机器人移动，使标定球(5)的球面跟吸力标定靶(6)的凹面槽(61)实现快速完全贴合。

7.根据权利要求5所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，还包括用于根据变形传感器(3)采集的变形量实现亮灯提示的LED指示灯和调零按键，所述LED指示灯与变形传感器(3)连接，调零按键与变形传感器(3)连接。

8.根据权利要求5所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，所述触摸屏(7)采用高硬度玻璃高PPI触摸屏。

9.根据权利要求8所述的用于标定多机器人协同工作坐标系的装置，其特征在于，所述触摸屏(7)通过固定工装在标定过程中进行固定。

10.一种如权利要求1-9任一所述用于标定多机器人协同工作坐标系的装置的标定方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：确定每个机器人的基坐标系：按照协作关系固定好需要标定的机器人，保证机器人基坐标系在标定过程中不再发生位移，获得各个机器人的基坐标系；

S2：在每个机器人的末端上安装标定工具头；

S3：固定吸力标定靶(6)，对变形传感器(3)进行预调零，然后使机器人在保持姿态不变的情况下带动标定球(5)靠近吸力标定靶(6)使变形传感器(3)的数值变化，控制机器人的执行末端的位置，直至变形传感器(3)重新归零，此时标定球(5)的球面跟吸力标定靶(6)的凹面槽(61)完全贴合，获取当前标定球(5)的位置信息；

S4：重复执行S3至设定次数，每执行一次则使机器人改变一次姿态，以通过多点法确定机器人的工具坐标系；

S5：按照机器人的数量重复执行S3至S4，以确定全部机器人的工具坐标系；

S6：将全部机器人按相邻两个机器人为一组进行分组；

S7：在其中一组两个机器人之间固定标定板装置；

S8：对变形传感器(3)进行预调零，然后使机器人在保持姿态不变的情况下带动标定球(5)在触摸屏(7)上进行触摸，引起变形传感器(3)感应的数据变化后，然后移动机器人执行末端带动姿态不变的标定球(5)在触摸屏(7)缓慢移动，直至变形传感器(3)的数据回零且触摸屏(7)能够测出触碰点的位置数据；

S9：重复执行S8至设定次数，每执行一次则在不改变机器人姿态的前提下改变标定球(5)在触摸屏(7)上的位置，两次执行位置之间间距预设值，以确定机器人的用户坐标系；

S10：对同一组两个机器人均执行S8至S9，以确定同一组两个机器人各自的用户坐标系，并获取同一组两个机器人之间用户坐标系的联系；

S11：建立同一组两个机器人之间基坐标系的联系：计算同一机器人基坐标系与工具坐标系的转换关系、工具坐标系与用户坐标系的转换关系，最终得到该机器人的基坐标系与用户坐标系的转换关系；根据同一组两个机器人之间用户坐标系的关系，最终建立同一组两个机器人之间基坐标系的联系；

S12：重复执行S7至S11，直至建立全部机器人之间基坐标系的联系。