一种机器人TCP快速高精度标定方法技术

本发明专利技术涉及一种机器人TCP快速高精度标定方法，包括以下步骤：利用激光测量仪建立机器人固定平台坐标系，设定一组初始的TCP值，保持机器人前五轴不动，测量三个位置靶球二的坐标，通过计算得到0点在X

【技术实现步骤摘要】
一种机器人TCP快速高精度标定方法
[
][0001]本专利技术属于机器人标定
，具体地说是一种机器人TCP快速高精度标定方法。
[
技术介绍
][0002]目前，随着科技的进步，机器人被越来越多地应用到工业、航天、医疗等领域，在绝大多数应用场景中，需要机器人配合末端工具完成设定的各项工作。末端工具安装于机器人末端法兰上，其加工精度及安装精度都会影响到机器人末端的运动精度。因此，在安装完末端工具后，需要对工具中心点TCP的位置进行标定。
[0003]传统的TCP标定法采用“四点定位”的方法，其标定结果精度较低，误差较大，很难应用于精度要求较高的场合。而市面上改进后的TCP标定方法，需要标定大量的数据，并且需要对数据进行繁琐的计算，虽然提高了TCP的标定精度，但其操作复杂，效率较低。
[
技术实现思路
][0004]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种机器人TCP快速高精度标定方法，利用激光测量仪及靶球对机器人工具中心点TCP位置进行快速、高精度标定，其操作便捷，标定结果精度较高，提升了末端工具的运动精度。
[0005]为实现上述目的设计一种机器人TCP快速高精度标定方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1)将六自由度机器人1固定于机器人固定平台12上，机器人末端关节法兰连接末端工具2，利用激光测量仪3对机器人固定平台12建立坐标系，X
‑
Y轴与台面相平行，Z轴与台面相垂直；
[0007]步骤2)调整机器人前五轴，使得固定末端工具2的法兰与台面相平行，末端关节转至0
>°
，此时的位置记为机器人的初始位置；
[0008]步骤3)将靶球一4、靶球二5固定于末端工具2上，其中靶球二5固定于目标TCP点，激光测量仪3正对靶球一4与靶球二5放置；
[0009]步骤4)依据靶球二5的固定位置，先设定一组初始末端工具坐标系相对于机器人末端轴法兰的偏移量X＝n,Y＝m,Z＝k；保持机器人前五轴不动，旋转机器人末端轴，每次旋转60
°
，每次旋转后利用激光测量仪3测出靶球二5的当前位置，总共测量三次，记录下靶球二5的坐标P1(X1，Y1，Z1)、P2(X2，Y2，Z2)、P3(X3，Y3，Z3)，由于靶球在Z轴方向没有位移，因此只在X
‑
Y平面分析靶球二5所做运动，将靶球二5所作运动投影至机器人末端法兰平面；
[0010]步骤5)由于靶球二5在步骤4中所作运动为绕法兰中心点旋转，因此P1、P2、P2至旋转中心的距离a1、a2、a3恒定，即a1＝a2＝a3，旋转中心坐标记为O(X0,Y0,Z0)，可得：
[0011](X1.
‑
X
o
)2+(Y1‑
Y
o
)2＝(X2.
‑
X
o
)2+(Y2‑
Y
o
)2[0012](X1.
‑
X
o
)2+(Y1‑
Y
o
)2＝(X3.
‑
X
o
)2+(Y3‑
Y
o
)2[0013]步骤6)由步骤5的公式可求得在X
‑
Y平面内O(X0,Y0)坐标，因此可得a1及末端工具坐标系相对于法兰中心点在X方向的偏移量n，将此次计算值替换当前工具中心点在X方向
的偏移量n；将末端关节旋转至0
°
，控制机器人绕当前TCP在Y
‑
Z平面内旋转60
°
，利用激光测量仪3测量起始位置靶球一4与靶球二5的位置Q1(X4，Y4，Z4)、R1(X5，Y5，Z5)及到位后靶球一4与靶球二5的位置Q2(X6，Y6，Z6)、R2(X7，Y7，Z7)；
[0014]步骤7)由于靶球一4与靶球二5绕TCP旋转，且在X方向不产生位移，因此将运动投影至Y
‑
Z平面内分析，Q1与TCP点9之间的距离和Q2与TCP点9之间的距离相等，R1与TCP点9之间的距离和R2与TCP点9之间的距离相等，假设TCP点9的坐标为(X
t
,Y
t
,Z
t
),可得：
[0015](Y4.
‑
Y
t
)2+(Z4‑
Z
t
)2＝(Y6.
‑
Y
t
)2+(Z6‑
Z
t
)2[0016](Y5.
‑
Y
t
)2+(Z5‑
Z
t
)2＝(Y7.
‑
Y
t
)2+(Z7‑
Z
t
)2[0017]步骤8)由步骤7求得TCP点9在Z
‑
Y平面内的坐标(Y
t
,Z
t
)，与初始设定的TCP值Y＝m,Z＝k进行比较，并对m与k值进行补偿。
[0018]进一步地，步骤6)中，将机器人末端关节旋转至0
°
时记录此时靶球二5的坐标R0(X0，Y0，Z0)，控制机器人在Y
‑
Z平面内，绕当前TCP逆时针旋转30
°
，记录此时靶球一4的坐标Q1(X4，Y4，Z4)，靶球二5的坐标R1(X5，Y5，Z5)，控制机器人在Y
‑
Z平面内，再绕当前TCP顺时针旋转60
°
，记录此时靶球一4的坐标Q2(X6，Y6，Z6)，靶球二5的坐标R2(X7，Y7，Z7)。
[0019]进一步地，步骤8)中，求得的TCP点9的坐标(Y
t
,Z
t
)为实际的TCP点，将此坐标与R0(X0，Y0，Z0)比较，当Z
t
<Z0,将TCP点向Z轴正方向移动|Z
t
‑
Z0|，即Z＝k
‑
|Z
t
‑
Z0|；当Z
t
>Z0,将TCP点向Z轴负方向移动|Z
t
‑
Z0|，即Z＝k+|Z
t
‑
Z0|；当Y
t
<Y0，将TCP点向Y轴正方向移动|Y
t
‑
Y0|,即Y＝m+|Y
t
‑
Y0|；当Y
t
>Y0，将TCP点向Y轴负方向移动|Y
t
‑
Y0|,即Y＝m
‑
|Y
t
‑
Y0|。
[0020]本专利技术同现有技术相比，提供了一种利用激光测量仪及靶球对机器人工具中心点(TCP)位置进行快速、高精度标定的方法，该标定方法比传统的“四点定位”拟合球面来求得TCP的方法精度更高，且测量方法便捷，实际只需测量七个点的位置，就可以实现对TCP位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人TCP快速高精度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)将六自由度机器人(1)固定于机器人固定平台(12)上，机器人末端关节法兰连接末端工具(2)，利用激光测量仪(3)对机器人固定平台(12)建立坐标系，X
‑
Y轴与台面相平行，Z轴与台面相垂直；步骤2)调整机器人前五轴，使得固定末端工具(2)的法兰与台面相平行，末端关节转至0
°
，此时的位置记为机器人的初始位置；步骤3)将靶球一(4)、靶球二(5)固定于末端工具(2)上，其中靶球二(5)固定于目标TCP点，激光测量仪(3)正对靶球一(4)与靶球二(5)放置；步骤4)依据靶球二(5)的固定位置，先设定一组初始末端工具坐标系相对于机器人末端轴法兰的偏移量X＝n,Y＝m,Z＝k；保持机器人前五轴不动，旋转机器人末端轴，每次旋转60
°
，每次旋转后利用激光测量仪(3)测出靶球二(5)的当前位置，总共测量三次，记录下靶球二(5)的坐标P1(X1，Y1，Z1)、P2(X2，Y2，Z2)、P3(X3，Y3，Z3)，由于靶球在Z轴方向没有位移，因此只在X
‑
Y平面分析靶球二(5)所做运动，将靶球二(5)所作运动投影至机器人末端法兰平面；步骤5)由于靶球二(5)在步骤4中所作运动为绕法兰中心点旋转，因此P1、P2、P2至旋转中心的距离a1、a2、a3恒定，即a1＝a2＝a3，旋转中心坐标记为O(X0,Y0,Z0)，可得：(X
1.
‑
X
o
)2+(Y1‑
Y
o
)2＝(X
2.
‑
X
o
)2+(Y2‑
Y
o
)2(X
1.
‑
X
o
)2+(Y1‑
Y
o
)2＝(X
3.
‑
X
o
)2+(Y3‑
Y
o
)2步骤6)由步骤5的公式可求得在X
‑
Y平面内O(X0,Y0)坐标，因此可得a1及末端工具坐标系相对于法兰中心点在X方向的偏移量n，将此次计算值替换当前工具中心点在X方向的偏移量n；将末端关节旋转至0
°
，控制机器人绕当前TCP在Y
‑
Z平面内旋转60
°
，利用激光测量仪(3)测量起始位置靶球一(4)与靶球二(5)的位置Q1(X4，Y4，Z4)、R1(X5，Y5，Z5)及到位后靶球一(4)与靶球二(5)的位置Q2(X6，Y6，Z6)、R2(X7，Y7，Z7)；步骤7)由于靶球一(4)与靶球二(5)绕TCP旋转，且在X方向不产生位移，因此将运动投影至Y
‑
Z平面内分析，Q1与TCP点(9)之间的距离和Q2与TCP点(9)之间的距离相等，R1与TCP点(9)之间的距离和R2与TCP点(9)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇星，张锐浩，陈飞蛟，沈祥，
申请(专利权)人：上海睿触科技有限公司，
类型：发明
国别省市：