[发明专利]单台机器人工件坐标系的非接触式高精度标定方法及应用

摘要

本发明公开了一种单台机器人工件坐标系的非接触式高精度标定方法，第一步，对机器人的基坐标系进行标定；第二步，对机器人的工件坐标系进行标定。本发明与机器人基坐标系的非接触式高精度标定方法以及单台机器人工具坐标系的非接触式高精度标定方法采用统一的非接触式高精度方式，使整个系统的标定精准度达到现有标定方法无法企及的高度。本发明所采用的标定指工装套能够在倾斜表面标定机器人工件坐标系，标定指工装套能够保证每次操作的可重复性，从而最大程度地降低人为标定产生的误差。本发明还公开了一种能够使机器人系统适应其机器人与环境物位姿变化的方法。

主权项

一种单台机器人工件坐标系的非接触式高精度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，对机器人的基坐标系进行标定；步骤一，安装标定指工装；对于前端未装工具体的机器人，标定指工装采用机器人法兰盘加长杆和空间点位定位装置；安装方法为：将机器人法兰盘加长杆安装到机器人法兰盘上，然后将空间点位定位装置吸附于或者装配于机器人法兰盘加长杆的自由端孔处；对于前端已装工具体的机器人，标定指工装采用空间点位定位装置，安装方法为：将空间点位定位装置直接吸附于或者装配于工具体上；步骤二，基坐标系的标定取点；在空间中取至少三个点P₁、P₂、P₃，激光测量仪在激光测量仪坐标系下测得P_1j(x₁，y₁，z₁)、P_2j(x₂，y₂，z₂)、P_3j(x₃，y₃，z₃)，在P₁点进行圆拟合后得到P_ej(P_ex，P_ey，P_ez)；三个点P₁、P₂、P₃的取点方法为：测量球在空间任意一点P₁，测量球从P₁点沿机器人基坐标系的x正方向运行一段距离后得到P₂，测量球从P₁点向第一象限或第四象限运行一段距离后得到P₃；步骤三，通过坐标变换的算法，得到单台机器人的基坐标系；通过上述测得的P_1j(x₁，y₁，z₁)、P_2j(x₂，y₂，z₂)、P_3j(x₃，y₃，z₃)和圆拟合得到的P_ej(P_ex，P_ey，P_ez)，求解齐次变换矩阵从而实现对单台机器人的基坐标系的标定；其中：第二步，对机器人的工件坐标系进行标定；步骤一，安装标定指工装；将安装有测量球的空间点位定位装置直接吸附于或者装配于标定工作区域的相应位置；步骤二，工件坐标系的标定取点；在空间中取至少三个点P₅、P₆、P₇，激光测量仪在激光测量仪坐标系下测得P_5j(x₅，y₅，z₅)、P_6j(x₆，y₆，z₆)、P_7j(x₇，y₇，z₇)，在P₅点进行圆拟合后得到P_ej(P_ex，P_ey，P_ez)；三个点P₅、P₆、P₇的取点方法为：将测量球放至工件坐标系的原点P₅，然后将测量球从P₅点沿工件坐标系的x轴正方向运行一段距离后至点P₆，最后将测量球从P₅点向工件坐标系的第一象限或第四象限运行一段距离后至P₇；步骤三，通过坐标变换的算法，得到单台机器人的工件坐标系；根据上述测得的P_5j(x₅，y₅，z₅)，P_6j(x₆，y₆，z₆)，P_7j(x₇，y₇，z₇)，求解齐次变换矩阵从而实现对单台机器人的工件坐标系的标定；其中：