工具坐标系的标定方法、装置及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种工具坐标系的标定方法、装置及计算机可读存储介质，该方法包括：调整目标机器人的预设关节到预设位置；采集与所述预设关节相连接的末端工具的特征点；记录所述末端工具的特征点的运动轨迹；利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。根据本申请实施例的技术方案，不需要多次改变目标机器人的姿态，不需要复杂的计算公式，简化了工具坐标系的标定过程和标定算法的计算过程，减少了标定对算力的需求，提高了标定效率，减少了相关误差量的带入，提高了标定精度。

Calibration Method, Device and Computer Readable Storage Medium of Tool Coordinate System

The present application relates to a calibration method, device and computer readable storage medium for tool coordinate system. The method includes: adjusting the preset joint of the target robot to the preset position; collecting the feature points of the end tool connected with the preset joint; recording the motion trajectories of the feature points of the end tool; utilizing the motion trajectories of the feature points of the end tool and the preset position. The preset position relationship between the joint coordinate systems is set to determine the position and attitude relationship of the coordinate system of the end tool relative to the preset joint coordinate system. According to the technical scheme of the embodiment of this application, it does not need to change the attitude of the target robot many times, and does not need complex calculation formulas. It simplifies the calibration process of the tool coordinate system and the calculation process of the calibration algorithm, reduces the requirement of calculating power for calibration, improves the calibration efficiency, reduces the introduction of related errors and improves the calibration accuracy.

【技术实现步骤摘要】
工具坐标系的标定方法、装置及计算机可读存储介质
本申请涉及机械领域，尤其涉及一种工具坐标系的标定方法、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
现在的工具坐标系(TCS，ToolCoordinateSystem)标定方法种类很多，包括自标定方法和借助其它精密仪器的辅助标定方法，但是这些标定方法不仅成本高昂，而且标定过程还耗时费力，例如常用的六点自标定算法，标定前除了需要变换机器人不同姿态示教指定数量的示教点，还需要通过复杂的算式计算出工具坐标系的TCP(ToolCenterPoint，工具中心点)位姿，不仅对机器人本体传动机构的精度有要求，还对机器人的控制算法也有要求，这些因素都对机器人最终标定的精度有较大影响，因此，需要提供一种标定方法，能够在标定过程中尽量减少相关因素的影响，减少标定误差的累积。
技术实现思路
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种工具坐标系的标定方法、装置及计算机可读存储介质。第一方面，本申请提供了一种工具坐标系的标定方法，应用于工业机器人，所述方法包括：调整目标机器人的预设关节到预设位置；采集与所述预设关节相连接的末端工具的特征点；记录所述末端工具的特征点的运动轨迹；利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。结合第一方面，在第一方面第一种可能的实施方式中，所述记录所述末端工具的特征点的运动轨迹，包括：建立所述目标机器人的基点坐标系、所述预设关节的坐标系和所述末端工具的坐标系；控制所述末端工具沿着所述预设关节的坐标系的预设坐标轴做旋转运动。结合第一方面，在第一方面第二种可能的实施方式中，所述建立所述目标机器人的基点坐标系、所述预设关节的坐标系和所述末端工具的坐标系，包括：控制所述预设关节的坐标系按照预设旋转矩阵进行旋转，以确定所述末端工具的坐标系。结合第一方面，在第一方面第三种可能的实施方式中，所述利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系，包括：测量所述末端工具的特征点到所述预设关节的预设坐标轴的中心点的距离；利用所述末端工具的特征点与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的特征点相对于所述预设关系的坐标系之间的偏移关系；根据所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述偏移关系，计算所述末端工具的特征点分别到所述预设关节的坐标系的三个坐标轴的偏移距离；利用所述偏移距离确定所述末端工具的特征点相对于所述预设关节的坐标系的偏移矩阵；通过所述偏移矩阵和预设旋转矩阵，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。结合第一方面，在第一方面第四种可能的实施方式中，所述测量所述末端工具的特征点到所述预设关节的预设坐标轴的中心点的距离，包括：确定所述运动轨迹的第一预设端点与第二预设端点之间的距离为第一测量数据；确定所述运动轨迹所在平面到所述预设坐标轴的中心点的距离为第二测量数据；利用所述第一测量数据和第二测量数据计算所述末端工具的特征点到所述预设关节的预设坐标轴的中心点的距离。第二方面，本申请提供了一种工具坐标系的标定装置，应用于工业机器人，所述装置包括：位置调整单元，配置用于调整目标机器人的预设关节到预设位置；采集单元，配置用于采集与所述预设关节相连接的末端工具的特征点；记录单元，配置用于记录所述末端工具的特征点的运动轨迹；位姿关系确定单元，配置用于利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。结合第二方面，在第二方面第一种可能的实施方式中，所述记录单元包括：坐标系建立子单元，配置用于建立所述目标机器人的基点坐标系、所述预设关节的坐标系和所述末端工具的坐标系；第一运动控制子单元，配置用于控制所述末端工具沿着所述预设关节的坐标系的预设坐标轴做旋转运动。结合第二方面，在第二方面第二种可能的实施方式中，所述坐标系建立子单元包括：第二运动控制子单元，配置用于控制所述预设关节的坐标系按照预设旋转矩阵进行旋转，以确定所述末端工具的坐标系。结合第二方面，在第二方面第三种可能的实施方式中，所述位姿关系确定单元，包括：距离测量子单元，配置用于测量所述末端工具的特征点到所述预设关节的预设坐标轴的中心点的距离；偏移关系确定子单元，配置用于利用所述末端工具的特征点与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的特征点相对于所述预设关系的坐标系之间的偏移关系；偏移距离计算子单元，配置用于根据所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述偏移关系，计算所述末端工具的特征点分别到所述预设关节的坐标系的三个坐标轴的偏移距离；偏移矩阵确定子单元，配置用于利用所述偏移距离确定所述末端工具的特征点相对于所述预设关节的坐标系的偏移矩阵；位姿关系确定子单元，配置用于通过所述偏移矩阵和预设旋转矩阵，确定确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有工具坐标系的标定程序，所述工具坐标系的标定程序被处理器执行时实现如第一方面所述的工具坐标系的标定方法的步骤。本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的该方法，通过调整目标机器人的预设关节到预设位置，采集与所述预设关节相连接的末端工具的特征点，记录所述末端工具的特征点的运动轨迹，将目标机器人末端不规则形状的末端工具的轮廓转化成便于测量的几何图形，利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系，即通过几何算法计算出末端工具相对于目标机器人的TCP。本申请实施例不需要多次改变目标机器人的姿态，不需要复杂的计算公式，简化了工具坐标系的标定过程和标定算法的计算过程，减少了标定对算力的需求，提高了标定效率，减少了相关误差量的带入，提高了标定精度。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种工具坐标系的标定方法的流程图；图2为本申请另一实施例提供的一种工具坐标系的标定方法的流程图；图3为本申请另一实施例提供的一种工具坐标系的标定方法的流程图；图4为本申请另一实施例提供的一种工具坐标系的标定方法的流程图；图5为本申请实施例提供的高频采集相机与目标机器人的摆放关系示意图；图6为本申请实施例提供的目标机器人的基点坐标系{B},目标机器人的预设关节的坐标系{E}和末端工具的坐标系{T}的示意图；图7为本申请实施例提供的末端工具的TCP点的运动轨迹与目标机器人的预设关节的坐标系{E}的位置关系示意图；图8为本申请实施例提供的一种工具坐标系的标定装置的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.工具坐标系的标定方法，其特征在于，应用于工业机器人，所述方法包括：调整目标机器人的预设关节到预设位置；采集与所述预设关节相连接的末端工具的特征点；记录所述末端工具的特征点的运动轨迹；利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。

【技术特征摘要】
1.工具坐标系的标定方法，其特征在于，应用于工业机器人，所述方法包括：调整目标机器人的预设关节到预设位置；采集与所述预设关节相连接的末端工具的特征点；记录所述末端工具的特征点的运动轨迹；利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。2.根据权利要求1所述的工具坐标系的标定方法，其特征在于，所述记录所述末端工具的特征点的运动轨迹，包括：建立所述目标机器人的基点坐标系、所述预设关节的坐标系和所述末端工具的坐标系；控制所述末端工具沿着所述预设关节的坐标系的预设坐标轴做旋转运动。3.根据权利要求2所述的工具坐标系的标定方法，其特征在于，所述建立所述目标机器人的基点坐标系、所述预设关节的坐标系和所述末端工具的坐标系，包括：控制所述预设关节的坐标系按照预设旋转矩阵进行旋转，以确定所述末端工具的坐标系。4.根据权利要求3所述的工具坐标系的标定方法，其特征在于，所述利用所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系，包括：测量所述末端工具的特征点到所述预设关节的预设坐标轴的中心点的距离；利用所述末端工具的特征点与所述预设关节的坐标系之间的预设位置关系，确定所述末端工具的特征点相对于所述预设关系的坐标系之间的偏移关系；根据所述末端工具的特征点的运动轨迹与所述偏移关系，计算所述末端工具的特征点分别到所述预设关节的坐标系的三个坐标轴的偏移距离；利用所述偏移距离确定所述末端工具的特征点相对于所述预设关节的坐标系的偏移矩阵；通过所述偏移矩阵和预设旋转矩阵，确定所述末端工具的坐标系相对于所述预设关节的坐标系的位姿关系。5.根据权利要求4所述的工具坐标系的标定方法，其特征在于，所述测量所述末端工具的特征点到所述预设关节的预设坐标轴的中心点的距离，包括：确定所述运动轨迹的第一预设端点与第二预设端点之间的距离为第一测量数据；确定所述运动轨迹所在平面到所述预设坐标轴的中心点的距离为第二测量数据；利用所述第一测量数据和第二测量数据计算所述末端工具的特征点...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵航，刘新卫，雷俊松，刘旭，魏佳欣，邓绍熙，胡飞鹏，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44