一种获取机器人TCP坐标的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种获取机器人TCP坐标的方法，该方法首先标记机械臂末端的工具上能够被传感器识别的一个点为TCP，通过分别对TCP的理论坐标的X轴坐标，Y轴坐标和Z轴坐标单独进行调整，得到三种调整方式下所标记的点在机械臂坐标系和传感器坐标系之间的共三种坐标转换关系；根据所标记的点在传感器识别范围内的多个位置，得到多个位置下对应于每种坐标转换关系的转换误差中的最大转换误差和/或转换误差的平均误差；将三种坐标转换关系的最大转换误差集合中的最小值和/或平均误差集合中的最小值对应的X轴坐标，Y轴坐标和Z轴坐标设置为TCP的实际坐标的X轴坐标，Y轴坐标和Z轴坐标。

【技术实现步骤摘要】
一种获取机器人TCP坐标的方法和装置
本专利技术实施例涉及人工智能领域，尤其涉及一种获取机器人TCP坐标的方法和装置。
技术介绍
随着科技的发展，机器人的应用领域越来越广泛。对于高精度加工领域和手术领域这两个应用领域中的机器人来说，其需要完成的工作任务对精度有很高的要求。一般来说，高精度加工机器人和手术机器人在执行工作任务时，均需要在其自身机械臂上加装工具才能完成相关工作。由于机械臂末端坐标系与机械臂坐标系中之间的坐标转换关系可以通过DH参数计算得出，其中的误差很小，那么，如何准确得到工具自身坐标系原点(ToolCenterPoint，TCP)在机械臂末端坐标系中的坐标是影响其工作精度的关键因素。目前，TCP在机械臂末端坐标系中的坐标可以通过机械臂末端坐标系结合工具自身的理论尺寸计算或测量得到，其称作TCP的理论坐标。也就是说，当工具装配到机械臂末端后，只能利用TCP的理论坐标来执行工作任务。但是在根据设计图纸对工具进行加工的过程中一般会产生尺寸误差，将工具装配到机械臂末端的过程中可能会产生装配误差，工具受环境的影响也可能产生形变误差，测量过程中也可能产生测量误差等，这些误差均会使TCP在机械臂末端坐标系中的实际坐标与TCP的理论坐标产生偏差，若以TCP的理论坐标对TCP进行标定，那么必然造成所标定的TCP的位置和实际的TCP位置之间产生误差，从而影响机器人的工作精度。
技术实现思路
本申请实施例解决的技术问题之一在于提供一种获取机器人TCP坐标的方法和装置，在测量或计算TCP在机械臂末端坐标系中的坐标时，对TCP的理论坐标进行调整，并将所有的调整坐标中产生误差范围最小的调整坐标作为TCP的实际坐标，缩小了机器人在执行工作任务过程中产生误差的范围，提高了机器人的工作精度。一方面，本申请实施例提供了一种获取机器人TCP坐标的方法，包括：标记机械臂末端的工具上能够被传感器识别的点为TCP，并对TCP的理论坐标的X轴坐标单独调整得到i个调整坐标TCPxi(x+△xi,y,z)，对TCP的理论坐标的Y轴坐标单独调整得到j个调整坐标TCPyj(x,y+△yj,z)，对TCP的理论坐标的Z轴坐标单独调整得到k个调整坐标TCPzk(x,y,z+△zk)，其中，i，j，k均为整数且i≧1,j≧1，k≧1，△xi，△yj，△zk分别为TCP的理论坐标在X轴，Y轴，Z轴上的调整值；分别根据TCPxi，TCPyj，TCPzk和机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，以及所标记的点在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系和其中，为单独对TCP的理论坐标的X轴坐标调整时得到的坐标转换关系，为单独对TCP的理论坐标的Y轴坐标调整时得到的坐标转换关系，单独对TCP的理论坐标的Z轴坐标调整时得到的坐标转换关系；根据所标记的点在传感器识别范围内的m个位置，分别得到坐标转换关系和在所述m个位置的转换误差中的最大转换误差和/或m个转换误差的平均误差，其中，m为整数且m≧1；将得到的i个最大转换误差中的最小值和/或i个平均误差中的最小值对应的坐标x+△xi,j个最大转换误差中的最小值和/或j个平均误差中的最小值对应的坐标y+△yj和k个最大转换误差中的最小值和/或k个平均误差中的最小值对应的坐标z+△zk分别作为TCP的实际坐标的X轴坐标，Y轴坐标和Z轴坐标。可选地，根据TCPxi以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系的步骤包括：根据所标记的点在传感器识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间坐标转换关系的至少三个非共线的空间参考点；将每个所述空间参考点所在位置对应的机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系与每个调整坐标TCPxi相结合，得到每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的i个坐标；根据每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的i个坐标，以及每个所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标，得到机械臂坐标系和传感器坐标系之间的i个坐标转换关系可选地，根据TCPyj以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系的步骤包括：根据所标记的点在传感器识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间坐标转换关系的至少三个非共线的空间参考点；将每个所述空间参考点所在位置对应的机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系与每个调整坐标TCPyj相结合，得到每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的j个坐标；根据每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的j个坐标，以及每个所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标，得到机械臂坐标系和传感器坐标系之间的j个坐标转换关系可选地，根据TCPzk以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系的步骤包括：根据所标记的点在传感器识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间坐标转换关系的至少三个非共线的空间参考点；将每个所述空间参考点所在位置对应的机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系与每个调整坐标TCPzk相结合，得到每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的k个坐标；根据每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的k个坐标，以及每个所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标，得到机械臂坐标系和传感器坐标系之间的k个坐标转换关系可选地，根据所标记的点在传感器识别范围内的m个位置，分别得到坐标转换关系和在所述m个位置的转换误差中的最大转换误差的步骤包括：根据m个位置中每个位置mp下所标记的点在机械臂坐标系中的坐标Rmp和在传感器坐标系中的坐标Smp，分别得到坐标转换关系在每个位置mp下的转换误差，坐标转换关系在每个位置mp下的转换误差和坐标转换关系在每个位置mp下的转换误差；根据坐标转换关系和在每个位置mp下的转换误差，分别得到坐标转换关系在m个位置的转换误差中的最大转换误差，坐标转换关系在m个位置的转换误差中的最大转换误差和坐标转换关系在m个位置的转换误差中的最大转换误差；其中，转换误差为将所标记的点在机械臂坐标系中的坐标Rmp和在传感器坐标系中的坐标Smp转换到同一坐标系后的欧式距离，m为整数且m≧1,1≦p≦m。另一方面，本申请实施例还提供了一种获取机器人TCP坐标的装置，包括：标记和调整坐标模块，用于标记机械臂末端的工具上能够被传感器识别的点为TCP，并对TCP的理论坐标的X轴坐标单独调整得到i个调整坐标TCPxi(x+△xi,y,z)，对TCP的理论坐标的Y轴坐标单独调整得到j个调整坐标TCPyj(x,y+△yj,z)，对TCP的理论坐标的Z轴坐标单独调整得到k个调整坐标TCPzk(x,y,z+△zk)，其中，i，j，k均为整数且i≧1,j≧1，k≧1，△xi，△yj，△zk分别为TCP的理论坐标在X轴，Y轴，Z轴上的调整值；坐标转换关系建立模块，用于分别根据TCPxi，TCPyj和TCPzk以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系和其中，为单独对TCP的理论坐标的X轴坐标调整时得到的坐标转换关系，为单独对TC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取机器人TCP坐标的方法，其特征在于，包括以下步骤：标记机械臂末端的工具上能够被传感器识别的点为TCP，并对TCP的理论坐标的X轴坐标单独调整得到i个调整坐标TCPxi(x+△xi,y,z)，对TCP的理论坐标的Y轴坐标单独调整得到j个调整坐标TCPyj(x,y+△yj,z)，对TCP的理论坐标的Z轴坐标单独调整得到k个调整坐标TCPzk(x,y,z+△zk)，其中，i，j，k均为整数且i≧1,j≧1，k≧1，△xi，△yj，△zk分别为TCP的理论坐标在X轴，Y轴，Z轴上的调整值；分别根据TCPxi，TCPyj，TCPzk和机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，以及所标记的点在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系

【技术特征摘要】
1.一种获取机器人TCP坐标的方法，其特征在于，包括以下步骤：标记机械臂末端的工具上能够被传感器识别的点为TCP，并对TCP的理论坐标的X轴坐标单独调整得到i个调整坐标TCPxi(x+△xi,y,z)，对TCP的理论坐标的Y轴坐标单独调整得到j个调整坐标TCPyj(x,y+△yj,z)，对TCP的理论坐标的Z轴坐标单独调整得到k个调整坐标TCPzk(x,y,z+△zk)，其中，i，j，k均为整数且i≧1,j≧1，k≧1，△xi，△yj，△zk分别为TCP的理论坐标在X轴，Y轴，Z轴上的调整值；分别根据TCPxi，TCPyj，TCPzk和机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，以及所标记的点在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系和其中，为单独对TCP的理论坐标的X轴坐标调整时得到的坐标转换关系，为单独对TCP的理论坐标的Y轴坐标调整时得到的坐标转换关系，为单独对TCP的理论坐标的Z轴坐标调整时得到的坐标转换关系；根据所标记的点在传感器识别范围内的m个位置，分别得到坐标转换关系和在所述m个位置的转换误差中的最大转换误差和/或m个转换误差的平均误差，其中，m为整数且m≧1；将得到的i个最大转换误差中的最小值和/或i个平均误差中的最小值对应的坐标x+△xi,j个最大转换误差中的最小值和/或j个平均误差中的最小值对应的坐标y+△yj和k个最大转换误差中的最小值和/或k个平均误差中的最小值对应的坐标z+△zk分别作为TCP的实际坐标的X轴坐标，Y轴坐标和Z轴坐标。2.根据权利要求1所述的一种获取机器人TCP坐标的方法，其特征在于，根据TCPxi以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系的步骤包括：根据所标记的点在传感器识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间坐标转换关系的至少三个非共线的空间参考点；将每个所述空间参考点所在位置对应的机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系与每个调整坐标TCPxi相结合，得到每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的i个坐标；根据每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的i个坐标，以及每个所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标，得到机械臂坐标系和传感器坐标系之间的i个坐标转换关系3.根据权利要求1所述的一种获取机器人TCP坐标的方法，其特征在于，根据TCPyj以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系的步骤包括：根据所标记的点在传感器识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间坐标转换关系的至少三个非共线的空间参考点；将每个所述空间参考点所在位置对应的机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系与每个调整坐标TCPyj相结合，得到每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的j个坐标；根据每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的j个坐标，以及每个所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标，得到机械臂坐标系和传感器坐标系之间的j个坐标转换关系4.根据权利要求1所述的一种获取机器人TCP坐标的方法，其特征在于，根据TCPzk以及机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的坐标转换关系的步骤包括：根据所标记的点在传感器识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间坐标转换关系的至少三个非共线的空间参考点；将每个所述空间参考点所在位置对应的机械臂末端坐标系与机械臂坐标系之间的坐标转换关系与每个调整坐标TCPzk相结合，得到每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的k个坐标；根据每个所述空间参考点在机械臂坐标系中的k个坐标，以及每个所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标，得到机械臂坐标系和传感器坐标系之间的k个坐标转换关系5.根据权利要求1所述的一种获取机器人TCP坐标的方法，其特征在于，所述根据所标记的点在传感器识别范围内的m个位置，分别得到坐标转换关系和在所述m个位置的转换误差中的最大转换误差的步骤包括：根据m个位置中每个位置mp下所标记的点在机械臂坐标系中的坐标Rmp和在传感器坐标系中的坐标Smp，分别得到坐标转换关系在每个位置mp下的转换误差，坐标转换关系在每个位置mp下的转换误差和坐标转换关系在每个位置mp下的转换误差；根据坐标转换关系和在每个位置mp下的转换误差，分别得到坐标转换关系在m个位置的转换误差中的最大转换误差，坐标转换关系在m个位置的转换误差中的最大转换误差和坐标转换关系在m个位置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫明波，刘达，
申请(专利权)人：北京柏惠维康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11