一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法，包括设置核心算法、采集位置点点集数据、软件计算。本发明专利技术与现有技术相比的优点在于：作为标定机器人和相关设备相对位置的计算软件，通过精准的标定计算，能够高效、准确的实现机器人离线轨迹在汽车焊装焊装领域内的应用，大大降低了传统方式在实际应用时打来的不便利性和繁琐性，降低了人力物力投入，提高了测量精度和效率，适用性强，便于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法
本专利技术涉及机器人和夹具、切换盘等设备相对位置的标定计算，具体是指一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法。
技术介绍
如果机器人离线运用的准确高效，则需要精准的算出机器人底座坐标系与相关设备自身零点坐标系相对位置(这种位置关系，以下统称base)，还有精准的工具坐标系(以下统称TCP)，但是目前市面上，只是通过标定设备标定机器人法兰盘中心的位置，进行base的计算，大大加大了标定工作量、误差不可视、TCP标定不出来等问题，导致标定的离线偏差很大，功夫白白浪费。因此，设计出一种通过标定机器人工具端任意位置且能够精准计算出base、tcp、误差可视的解决机器人离线轨迹准确应用的标定软件势在必行。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法，包括下列步骤：S1、设置核心算法，核心算法利用机器人走不同姿态的6个轨迹点，通过机器人示教器可以得到基于机器人坐标系(A坐标系)的机器人末端法兰坐标系轨迹点的6个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)；S2、激光系统或三坐标关节臂以夹具、焊枪存放架自身标定点建立测量坐标系(B坐标系)，分别采集机器人这六个不同姿态的工具端相同位置在B坐标系的六个空间点位置(X、Y、Z)；S3、将机器人六个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)、激光系统或三坐标关节臂采集的六个空间点位置(X、Y、Z)输入带有核心算法的标定软件中，通过点集计算出设备的B坐标系与机器人的A坐标系之间的位置关系BASE，得到标定拟合的误差，根据误差判断轨迹离线应用的精确度；核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了六个矩阵等式，通过python提供的numpy和leastsq库，解出了base、tcp和误差等结果，并把结果显示到软件界面上，具体为核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了六个矩阵等式，通过解超定方程组，利用最小二乘法得到线性拟合方程组的解，求解出BASE以及拟合结果误差；通过空间点在两个坐标系的矩阵运算关系，可以求出实际测量的机器人工具坐标系TCP。本专利技术与现有技术相比的优点在于：作为标定机器人和相关设备相对位置的计算软件，通过精准的标定计算，能够高效、准确的实现机器人离线轨迹在汽车焊装焊装领域内的应用，大大降低了传统方式在实际应用时打来的不便利性和繁琐性，降低了人力物力投入，提高了测量精度和效率，适用性强，便于推广。作为改进，核心算法编程采用python开发语言，通过封装成windows可运行软件.exe。作为改进，核心算法搭载的软件对结果处理，把计算出来的base、tcp和误差另存在指定路径下生成TXT文件。附图说明图1是一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法的工作流程示意图。图2是一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法的数据采集流程示意图。如图所示：1、激光跟踪仪，2、机器人，3、所带工具，4、夹具，5、反射靶球，6、机器人坐标系，7、自身零点坐标系，9、工具坐标系。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术在具体实施时，一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法，包括下列步骤：S1、设置核心算法，所述核心算法利用机器人走不同姿态的6个轨迹点，通过机器人示教器可以得到基于机器人坐标系(A坐标系)的机器人末端法兰坐标系轨迹点的6个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)；S2、激光系统或三坐标关节臂以夹具、焊枪存放架自身标定点建立测量坐标系(B坐标系)，分别采集机器人这六个不同姿态的工具端相同位置在B坐标系的六个空间点位置(X、Y、Z)；S3、将机器人六个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)、激光系统或三坐标关节臂采集的六个空间点位置(X、Y、Z)输入带有所述核心算法的标定软件中，通过点集计算出设备的B坐标系与机器人的A坐标系之间的位置关系BASE，得到标定拟合的误差，根据误差判断轨迹离线应用的精确度；所述核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了六个矩阵等式，通过python提供的numpy和leastsq库，解出了base、tcp和误差等结果，并把结果显示到软件界面上，具体为所述核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了六个矩阵等式，通过解超定方程组，利用最小二乘法得到线性拟合方程组的解，求解出BASE以及拟合结果误差；通过空间点在两个坐标系的矩阵运算关系，可以求出实际测量的机器人工具坐标系TCP。所述核心算法编程采用python开发语言，通过封装成windows可运行软件.exe。所述核心算法搭载的软件对结果处理，把计算出来的base、tcp和误差另存在指定路径下生成TXT文件。本专利技术的工作原理：本专利技术主要解决的技术问题是提供一款机器人标定计算软件，通过激光设备或者三坐标关节臂设备测量测定多组(大于3)位置数据，然后输入我编写的标定软件进行计算，能够计算出机器人相对夹具、切换盘等设备位置关系，能够计算出BASE、TCP、误差，从而实现对于像切换盘对接、汽车焊装焊接等机器人离线轨迹的精准应用。软件的核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了多个(根据点集个数)矩阵等式，通过解超定方程组，利用最小二乘法得到线性拟合方程组的解，求解出BASE、TCP以及把误差显示出来，并把结果显示到软件界面上。软件编程所用到的开发语言是python，通过封装成windows可运行软件.exe，该软件数据采集的实现是:做到了机器人轨迹点文件的自动识别，实现了只需从机器人导出轨迹文件，自动识别轨迹点位置，省去了手动填写坐标点的麻烦；该软件做到了，自动识别激光或者关节臂测量文件点坐标的识别，也是省去手动填写数据的麻烦。该软件数据处理的实现是：通过坐标系位置关系的矩阵运算，通过python编辑的算法，解出了BASE、TCP和误差等结果，并把结果显示到软件界面上。该软件的结果处理是：把计算出来的BASE、TCP和误差另存在指定路径下生成TXT文件。数据采集如图1所示，首先通过激光系统对夹具4的标定孔建立自身零点坐标系7，激光系统包括用以发射并接收激光的激光跟踪仪1、用以反射激光的反射靶球5；反射靶球5固定在机器人2所带工具3的焊枪上，机器人2走N(N大于3)个位置，并通过机器人示教器进行轨迹点位置记录，点位置记录基于基于机器人坐标系6和法兰工具坐标系8，轨迹点导出记为轨迹点点集数据，激光系统对自身零点坐标系7进行反射靶球5上进行点位置的记录，数据导出记为三坐标数据点集数据；另外为计算机器人所带工具3的工具坐标系9，激光系统增加对工具坐标系9的位置记录点位置。通过机器人轨迹点点集数据以及相对应的三坐标数据点集数据输入标定软件，通过计算，就能够算出夹具等设备的自身零点坐标系7相对于机器人坐标系6的相应位置，即机器人BASE数据，另外能够算出机器人所带工具3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法，其特征在于包括下列步骤：/nS1、设置核心算法，所述核心算法利用机器人走不同姿态的6个轨迹点，通过机器人示教器可以得到基于机器人坐标系(A坐标系)的机器人末端法兰坐标系轨迹点的6个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)；/nS2、激光系统或三坐标关节臂以夹具、焊枪存放架自身标定点建立测量坐标系(B坐标系)，分别采集机器人这六个不同姿态的工具端相同位置在B坐标系的六个空间点位置(X、Y、Z)；/nS3、将机器人六个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)、激光系统或三坐标关节臂采集的六个空间点位置(X、Y、Z)输入带有所述核心算法的标定软件中，通过点集计算出设备的B坐标系与机器人的A坐标系之间的位置关系BASE，得到标定拟合的误差，根据误差判断轨迹离线应用的精确度；/n所述核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了六个矩阵等式，通过python提供的numpy和leastsq库，解出了base、tcp和误差等结果，并把结果显示到软件界面上，具体为所述核心算法通过坐标系位置关系的矩阵运算，列出了六个矩阵等式，通过解超定方程组，利用最小二乘法得到线性拟合方程组的解，求解出BASE以及拟合结果误差；通过空间点在两个坐标系的矩阵运算关系，可以求出实际测量的机器人工具坐标系TCP。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于软件的可纠正机器人离线轨迹的标定方法，其特征在于包括下列步骤：
S1、设置核心算法，所述核心算法利用机器人走不同姿态的6个轨迹点，通过机器人示教器可以得到基于机器人坐标系(A坐标系)的机器人末端法兰坐标系轨迹点的6个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)；
S2、激光系统或三坐标关节臂以夹具、焊枪存放架自身标定点建立测量坐标系(B坐标系)，分别采集机器人这六个不同姿态的工具端相同位置在B坐标系的六个空间点位置(X、Y、Z)；
S3、将机器人六个位置数据点集(X、Y、Z、RX、RY、RZ)、激光系统或三坐标关节臂采集的六个空间点位置(X、Y、Z)输入带有所述核心算法的标定软件中，通过点集计算出设备的B坐标系与机器人的A坐标系之间的位置关系BASE，得到标定拟合的误差，根据误差判断轨迹离线应用的精确度；
所述核心算法通过坐标系位置关...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海波，郭方泰，许贝，
申请(专利权)人：许海波，
类型：发明
国别省市：安徽;34