机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备，该方法包括：将机械臂的末端工具和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述NDI标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；控制刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标；基于坐标变换关系，获得机械臂法兰物理原点在末端工具坐标系下的位置坐标。该方法标定精度高。

【技术实现步骤摘要】
机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备
本专利技术涉及自动控制
，具体涉及一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备。
技术介绍
机械臂是一种模仿人类手臂功能并可以完成多种作业动作的自动控制设备，其已经广泛地应用于各个
机械臂通常有多个关节连接，并且其能够在平面或三维空间进行运动，来实现各种动作。在机械臂自动工作过程中，所有加工件位置信息等均与机械臂本身的坐标系有关。但是，由于长期工作过程中，工件变形或误操作，容易导致机械臂的坐标系与实际工件位置产生偏差，最终会导致所有目标位置也出现偏差。因此，对于机械臂应用过程中，需要准确标定机械臂的坐标或坐标系。现有技术中，通常使用四点法对机械臂工具中心点TCP进行标定，具体地，在机械臂工作空间内选取一个固定位置点，通过控制和改变机械臂的姿态，使机械臂的TCP与该选定好的固定位置点重合，重复执行4次，获得机械臂的TCP与该选定好的固定位置点重合时的四个TCP点，再以四个TCP点在世界坐标系中坐标相等为条件建立方程组并求解，最后获得当前TCP与该固定位置点的相应位置，作为标定后的TCP点，从而实现对机械臂工具坐标系的标定。此方法虽然能一定程度上标定出机械臂的工具坐标系，但是其选择固定位置点以及控制机械臂姿态等均需要人工手动操作，且对齐精度和复杂度要求较高，易出现错误，而且其对于四个TCP点联立方程组求解的数学运算较为复杂且运算量大，标定精度差、标定效率低。
技术实现思路
本专利技术提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备，用以克服现有技术中需人工手动操作、标定精度差、标定效率低等缺陷，提升标定精度。本专利技术提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法，包括：将机械臂的末端工具和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述NDI标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；根据所述刚性绑定体确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标；基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。根据本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，在旋转过程中获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集，包括：在旋转过程中，记录NDI坐标系下各个所述端点的运动轨迹；根据各个所述端点的运动轨迹和所述相对位置关系，确定所述标定参考点的若干个位置坐标，形成NDI坐标系下的包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集。根据本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标，包括：根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，以及基于球面拟合算法，确定出相应的球心点，并获得所述球心点位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标。根据本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，包括：固定所述机械臂法兰物理原点的位置；以机械臂法兰物理原点为原点，控制所述刚性绑定体围绕所述末端工具坐标系的各坐标轴进行自动旋转。根据本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，包括：基于所述坐标变换关系，将所述NDI坐标系中的球心点反向投影至所述末端工具坐标系；确定反向投影点，并获得所述反向投影点的位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。根据本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，将机械臂的末端工具和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体，包括：将机械臂的前端弯架和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体。根据本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，根据所述刚性绑定体确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系，包括：获取所述刚性绑定体在末端工具坐标系中的刚性绑定模型；根据所述刚性绑定模型确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系。本专利技术还提供一种机械臂法兰物理原点的标定装置，包括：绑定模块，用于将机械臂的末端工具和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述NDI标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；变换关系获取模块，用于根据所述刚性绑定体确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；控制模块，用于控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；第一坐标确定模块，用于根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标；第二坐标确定模块，用于基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现根据如上任一项所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现根据如上任一项所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤。本专利技术提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备，所述方法通过设置NDI坐标系、末端工具坐标系，以及设置NDI标定架与机械臂的末端工具刚性绑定的刚性绑定体，并控制刚性绑定体绕机械臂法兰物理原点自动旋转，以获得标定参考点的若干个位置坐标，并通过所述标定参考点的多个位置坐标获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，该方法简化了对机械臂法兰，尤其是对机械臂法兰物理原点的标定过程，能够获得机械臂法兰物理原点与机械臂末端工具的相对位置，并据此获得标定后的机械臂法兰标定原点，从而有效提升了整体的标定精度和标定效率。附图说明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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之一；图2是本专利技术提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之二；图3是本专利技术提供的机械臂法兰物理原点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，包括：/n将机械臂的末端工具和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述NDI标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；/n根据所述刚性绑定体确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；/n控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；/n根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标；/n基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，包括：
将机械臂的末端工具和NDI标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述NDI标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
根据所述刚性绑定体确定NDI坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标；
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。


2.根据权利要求1所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，在旋转过程中获得NDI坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集，包括：
在旋转过程中，记录NDI坐标系下各个所述端点的运动轨迹；
根据各个所述端点的运动轨迹和所述相对位置关系，确定所述标定参考点的若干个位置坐标，形成NDI坐标系下的包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集。


3.根据权利要求1或2所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标，包括：
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，以及基于球面拟合算法，确定出相应的球心点，并获得所述球心点位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在NDI坐标系下的位置坐标。


4.根据权利要求1-3任一项所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，包括：
固定所述机械臂法兰物理原点的位置；
以机械臂法兰物理原点为原点，控制所述刚性绑定体围绕所述末端工具坐标系的各坐标轴进行自动旋转。


5.根据权利要求3所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸凌，刘星宇，
申请(专利权)人：北京长木谷医疗科技有限公司，长木谷医疗科技青岛有限公司，张逸凌，
类型：发明
国别省市：北京;11