一种自动辅助标定装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动辅助标定装置及其方法，包括标定钢球，标定钢球的外表面套接有辅助器，辅助器的外表面套接有标定管，利用辅助器或者直接使用标定管套接在标定钢球外表面进行滑动测试距离的方法，得出更加准确的TCP，本发明专利技术为管状工具的TCP标定提供了一种快速、易于操作、精准的方法，使用辅助器可以减少工具在移动时与标定钢球脱离的风险，限制其移动，从而实现自动标定过程；使用工具扣住标定钢球的做法相对于传统TCP标定需要精准地使用某一点触碰尖端，更加容易操作和实施；使用全自动标定方法避免了人工操作带来的误差，通过全自动的运算和自动化的测试，提高了运输和采点的效率，进而降低了术前准备时间。

【技术实现步骤摘要】
一种自动辅助标定装置及其方法
本专利技术涉及医疗器械领域，具体为一种自动辅助标定装置及其方法。
技术介绍
机械臂的TCP（Toolcentrepoint工具中心点）标定是机械臂应用的关键环节，也称为机械臂末端工具与机械臂的法兰盘相连接，已知法兰盘相连接，已知法兰盘的位姿参数，为求得TCP相对于法兰盘的位姿参数，可以采用四点法原理来计算tcp。当末端工具为中空管状工具时，可以借用辅助工具来完成手动采点操作，医疗机械臂对于精度要求较高，手动采点由于施加的人力不均匀，容易影响其精度，并且手动采点的效率较低，延长了术前准备时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自动辅助标定装置及其方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自动辅助标定装置，包括标定钢球，所述标定钢球的外表面套接有辅助器，所述辅助器包括套环，所述套环的后表面装配有连接柱，所述套环的后端边缘处开设有倒角，所述连接柱的外表面套接有标定管，所述标定钢球包括定位钢珠，所述套环的前表面开设有套槽，所述套槽套接在钢珠的外表面，所述定位钢珠的外表面装配有连接杆，所述标定管的外侧端装配有机械臂。一种自动辅助标定方法，包括以下方法：A.将标定管安装在机械臂末端法兰外表面；令法兰坐标系的中心Of的坐标系数值为{Xf，Yf，Zf}，同理，令机械臂基坐标系的中心Or的坐标系数值为{Xr，Yr，Zr}，同理，标定管末端的坐标系的中心Ot的坐标系数值为{Xt，Yt，Zt}；B.在机械臂坐标系中固定一个半径为的标定钢球，即标定钢球与机械臂需要保持严格的相对固定，同时将标定管安装在机械臂末端法兰的外表面；C.将辅助器安装在标定管的内表面，并将辅助器扣在标定钢球外表面，此时以标定管的轴线为高线，标定钢球的球心为顶点，生成一顶角为120°的圆锥曲面，该圆锥曲面与标定钢球球面的交线即为标定管的运动路线；D.将机械臂设置为阻抗模式，并沿着标定管轴线朝向钢球的方向施加一定的力，标定管即被扣在钢球表面，此时以标定管轴线为，圆锥曲面的母线为；在空间中的位姿数据为T1=，在空间中的位姿数据为T2=，由于两直线在球心相交，看作位于同一位置，但是方向不同，所以机械臂执行的运动量为；E.在机械臂的运动轨迹上，每间隔一定的角度采集一次法兰的位姿数据，每4个位姿数据为一组，并通过四点法求得TCP数据。当两组TCP的误差小于容许值后，计算停止，否则重复以上自动运动步骤A-D。优选的，未使用辅助器时，标定管TCP点的物理位置位于重合于标定管轴线。优选的，使用了辅助器时，标定管TCP点的物理位置位于重合于标定管轴线。优选的，标定管的顶面与内壁相交的部分为标准圆，标准圆扣在球面上可以保证经过圆心，向圆所在平面的法向延伸的直线，必定通过标定钢球球心，且球心与圆心距离不变。优选的，将通过辅助器扣在标定钢球球面的标定管和标定钢球看作一个整体，命名为工具，所述辅助器安装在套筒前端后将辅助器上的球面的球心作为工具中心点。优选的，工具TCP点的物理位置与标定管的轴线相重合，距离标定管顶面存在一定偏移，偏移方向为远离工具的方向。优选的，工具TCP点物理位置距离标定管顶面的偏移距离为，位于远离标定管的一侧，为套筒内壁的半径。优选的，工具TCP点距离标定管顶面的偏移距离，由标定管顶面由辅助标定工具尺寸决定，为标定管装上辅助器后标定管顶面距离辅助装置凹球面球心的距离。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术为管状工具的TCP标定提供了一种快速、易于操作、精准的方法，使用辅助器可以减少工具在移动时与标定钢球脱离的风险，限制其移动，从而实现自动标定过程；使用工具扣住标定钢球的做法相对于传统TCP标定需要精准地使用某一点触碰尖端，更加容易操作和实施；使用全自动标定方法避免了人工操作带来的误差，通过全自动的运算和自动化的测试，提高了运输和采点的效率，进而降低了术前准备时间。附图说明图1为本专利技术的套管标定法截面示意图；图2为本专利技术的套管标定法标定步骤示意图；图3为本专利技术的标定钢球和辅助器装配示意图；图4为本专利技术的标定钢球和辅助器剖切结构示意图；图5为本专利技术的辅助器结构示意图；图6为本专利技术的辅助器剖切结构示意图；图7为本专利技术的辅助器标定法截面示意图；图8为本专利技术的标定结构示意图。图中：1、标定钢球，11、定位钢珠，12、连接杆，2、标定管，3、辅助器，31、套环，32、倒角，33、连接柱，34、套槽，4、机械臂。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-4，本专利技术提供一种技术方案：一种自动辅助标定装置，包括标定钢球1，标定钢球1的外表面套接有辅助器3，辅助器3包括套环31，套环31的后表面装配有连接柱33，套环31的后端边缘处开设有倒角32，连接柱33的外表面套接有标定管2，标定钢球1包括定位钢珠11，套环31的前表面开设有套槽34，套槽34套接在钢珠11的外表面，定位钢珠11的外表面装配有连接杆12，标定管2的外侧端装配有机械臂4。一种自动辅助标定方法，包括以下方法：A.将标定管2安装在机械臂4末端法兰外表面；令法兰坐标系的中心Of的坐标系数值为{Xf，Yf，Zf}，同理，令机械臂4基坐标系的中心Or的坐标系数值为{Xr，Yr，Zr}，同理，标定管2末端的坐标系的中心Ot的坐标系数值为{Xt，Yt，Zt}；B.在机械臂4坐标系中固定一个半径为的标定钢球1，即标定钢球1与机械臂4需要保持严格的相对固定，同时将标定管2安装在机械臂4末端法兰的外表面；C.将辅助器3安装在标定管2的内表面，并将辅助器3扣在标定钢球1外表面，此时以标定管2的轴线为高线，标定钢球1的球心为顶点，生成一顶角为120°的圆锥曲面，该圆锥曲面与标定钢球1球面的交线即为标定管2的运动路线；D.将机械臂4设置为阻抗模式，并沿着标定管2轴线朝向钢球的方向施加一定的力，标定管2即被扣在钢球表面，此时以标定管2轴线为，圆锥曲面的母线为；在空间中的位姿数据为T1=，在空间中的位姿数据为T2=，由于两直线在球心相交，看作位于同一位置，但是方向不同，所以机械臂4执行的运动量为；E.在机械臂4的运动轨迹上，每间隔一定的角度采集一次法兰的位姿数据，每4个位姿数据为一组，并通过四点法求得TCP数据。当两组TCP的误差小于容许值后，计算停止，否则重复以上自动运动步骤A-D；本方法通过力控和辅助工具结合的方式进行全自动标定，无需手动调整机械臂位姿，并采集数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动辅助标定装置，包括标定钢球（1），其特征在于：所述标定钢球（1）的外表面套接有辅助器（3），所述辅助器（3）包括套环（31），所述套环（31）的后表面装配有连接柱（33），所述套环（31）的后端边缘处开设有倒角（32），所述连接柱（33）的外表面套接有标定管（2），所述标定钢球（1）包括定位钢珠（11），所述套环（31）的前表面开设有套槽（34），所述套槽（34）套接在钢珠（11）的外表面，所述定位钢珠（11）的外表面装配有连接杆（12），所述标定管（2）的外侧端装配有机械臂（4）。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动辅助标定装置，包括标定钢球（1），其特征在于：所述标定钢球（1）的外表面套接有辅助器（3），所述辅助器（3）包括套环（31），所述套环（31）的后表面装配有连接柱（33），所述套环（31）的后端边缘处开设有倒角（32），所述连接柱（33）的外表面套接有标定管（2），所述标定钢球（1）包括定位钢珠（11），所述套环（31）的前表面开设有套槽（34），所述套槽（34）套接在钢珠（11）的外表面，所述定位钢珠（11）的外表面装配有连接杆（12），所述标定管（2）的外侧端装配有机械臂（4）。


2.一种自动辅助标定装置的标定方法，该方法应用于权利要求1中的一种自动辅助标定装置中，其特征在于以下方法：
A.将标定管（2）安装在机械臂（4）末端法兰外表面；
令法兰坐标系的中心Of的坐标系数值为{Xf，Yf，Zf}，
同理，令机械臂（4）基坐标系的中心Or的坐标系数值为{Xr，Yr，Zr}，
同理，标定管（2）末端的坐标系的中心Ot的坐标系数值为{Xt，Yt，Zt}；
B.在机械臂（4）坐标系中固定一个半径为的标定钢球（1），即标定钢球（1）与机械臂（4）需要保持严格的相对固定，同时将标定管（2）安装在机械臂（4）末端法兰的外表面；
C.将辅助器（3）安装在标定管（2）的内表面，并将辅助器（3）扣在标定钢球（1）外表面，此时以标定管（2）的轴线为高线，标定钢球（1）的球心为顶点，生成一顶角为120°的圆锥曲面，该圆锥曲面与标定钢球（1）球面的交线即为标定管（2）的运动路线；
D.将机械臂（4）设置为阻抗模式，并沿着标定管（2）轴线朝向钢球的方向施加一定的力，标定管（2）即被扣在钢球表面，此时以标定管（2）轴线为，圆锥曲面的母线为；

在空间中的位姿数据为T1=，

在空间中的位姿数据为T2=，
由于两直线在球心相交，看作位于同一位置，但是方向不同，所以机械臂（4）执行的运动量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官佳荣，乔天，杜思傲，甘博涵，荣健，
申请(专利权)人：上官佳荣，
类型：发明
国别省市：广东;44