机器人的坐标系标定及定位方法、系统、设备、介质技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人的坐标系标定及定位方法、系统、设备、介质，所述坐标系标定方法包括：分别获取多个位姿下法兰的法兰坐标系与基座的基座坐标系的第一转换矩阵；获取第一靶球的第一靶球坐标系与第二靶球的第二靶球坐标系的第二转换矩阵；获取末端工具的末端点在法兰坐标系下的第一位置数据以及末端点在第一靶球坐标系下的第二位置数据；根据第一位置数据、第二位置数据、第一转换矩阵和第二转换矩阵计算得到基座坐标系与第二靶球坐标系的第三转换矩阵。本发明专利技术通过靶球的设定，使得标定过程简单，易操作，标定完成后，通过机械臂基座上的第二靶球实现机器人空间定位，提高了定位精度且增大了机械臂的活动空间。

Coordinate system calibration and positioning method, system, equipment and medium of robot

【技术实现步骤摘要】
机器人的坐标系标定及定位方法、系统、设备、介质
本专利技术属于机器人视觉标定
，特别涉及一种机器人的坐标系标定及定位方法、系统、设备、介质。
技术介绍
随着机器人在各个行业的广泛运用，业界对机器人运动时在空间上的重复定位精度和绝对定位精度有严格的要求，现今机器人的重复定位精度比较高，而绝对定位精度却很低。机器人的绝对定位精度由两方面决定：一是机器人工具坐标系的标定，工具坐标系的标定是安装的工具末端坐标系相对于工业机器人连杆端部坐标系的位置和姿态参数的辨识过程。二是机器人在目标空间位置的定位精度，机器人的定位过程，一般涉及到空间位置矩阵的转换，即需要在目标空间位置和机器人空间位置之间建立空间矩阵，建立空间矩阵后，机器人通过移动到达有空间矩阵确定的目标所在位置，从而完成后续的工作。而现有绝对定位过程中，需要手动测量约束装置中心点与测量装置的距离，引入人为测量误差，而且增加标定的操作步骤；同时对测量工具要求较高，而工具本身的加工装配带来的误差将影响标定结果，而且对使用环境及操作者的专业水平要求较高，计算复杂。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种机器人的坐标系标定方法，其特征在于，所述机器人的机械臂末端的法兰上设有末端工具，在所述末端工具和所述机器人的基座上分别设置第一靶球和第二靶球，所述坐标系标定方法包括：/n分别获取多个位姿下所述法兰的法兰坐标系与所述基座的基座坐标系的第一转换矩阵；/n获取所述第一靶球的第一靶球坐标系与所述第二靶球的第二靶球坐标系的第二转换矩阵；/n获取所述末端工具的末端点在所述法兰坐标系下的第一位置数据以及所述末端点在所述第一靶球坐标系下的第二位置数据；/n根据所述第一位置数据、所述第二位置数据、所述第一转换矩阵和所述第二转换矩阵计算得到所述基座坐标系与所述第二靶球坐标系的第三转换矩阵。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人的坐标系标定方法，其特征在于，所述机器人的机械臂末端的法兰上设有末端工具，在所述末端工具和所述机器人的基座上分别设置第一靶球和第二靶球，所述坐标系标定方法包括：
分别获取多个位姿下所述法兰的法兰坐标系与所述基座的基座坐标系的第一转换矩阵；
获取所述第一靶球的第一靶球坐标系与所述第二靶球的第二靶球坐标系的第二转换矩阵；
获取所述末端工具的末端点在所述法兰坐标系下的第一位置数据以及所述末端点在所述第一靶球坐标系下的第二位置数据；
根据所述第一位置数据、所述第二位置数据、所述第一转换矩阵和所述第二转换矩阵计算得到所述基座坐标系与所述第二靶球坐标系的第三转换矩阵。


2.如权利要求1所述的机器人的坐标系标定方法，其特征在于，所述获取所述第一靶球的第一靶球坐标系与所述第二靶球的第二靶球坐标系的第二转换矩阵的步骤具体包括：
在定位系统下，获取所述第一靶球在定位坐标系中的第三位置数据和所述第二靶球在定位坐标系中的第四位置数据；
根据所述第三位置数据和所述第四位置数据得到所述第二转换矩阵。


3.如权利要求1所述的机器人的坐标系标定方法，其特征在于，所述坐标系标定方法根据以下公式计算所述第三转换矩阵，具体包括：



其中，为待求解的第三转换矩阵，为第一转换矩阵，为第二转换矩阵，PO为末端点的第一位置数据，P′O为末端点的第二位置数据。


4.一种机器人的定位方法，其特征在于，所述定位方法利用如权利要求1-3中任一项所述的机器人的坐标系标定方法实现，具体包括：
根据所述坐标系标定方法得到基座坐标系与第二靶球坐标系的第三转换矩阵；
获取当前位姿下所述法兰的法兰坐标系与所述基座的基座坐标系的当前第一转换矩阵；
获取第二靶球坐标系与定位坐标系的第四转换矩阵；
获取末端工具的末端点在法兰坐标系下的当前位置数据；
根据所述当前第一转换矩阵、所述第三转换矩阵、所述第四转换矩阵和所述当前位置数据计算得到所述末端点在定位坐标系中的标定位置数据。


5.如权利要求4所述的机器人的定位方法，其特征在于，所述获取第二靶球坐标系与定位坐标系的第四转换矩阵的步骤具体包括：
获取所述第二靶球在定位坐标系中的第四位置数据；
根据所述第四位置数据得到所述第四转换矩阵。


6.如权利要求4所述的机器人的定位方法，其特征在于，所述定位方法根据以下公式计算所述标定位置数据，具体包括：



其中，为末端点的标定位置数据，为第二转换矩阵，为第三转换矩阵，为当前第一转换矩阵，为末端点的当前位置数据。


7.一种机器人的坐标系标定系统，其特征在于，所述机器人的机械臂末端的法兰上设有末端工具，在所述末端工具和所述机器人的基座上分别设置第一靶球和第二靶球，所述坐标系标定系统包括第一转换矩阵获取模块、第二转换矩阵获取模块、位置数据获取模块和第三转换矩阵计算模块；
所述第一转换矩阵获取模块用于分别获取多个位姿下所述法兰的法兰坐标系与所述基座的基座坐标系的第一转换矩阵；
所述第二转换矩阵获取模块用于获取所述第一靶球的第一靶球坐标系与所述第二靶球的第二靶球坐标系的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，潘昕荻，周朝政，付亚波，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31