一种机器人定位系统、定位方法及复合机器人技术方案

本发明专利技术涉及一种机器人定位系统、定位方法及复合机器人，其中机器人定位系统包括：定位基准件，定位基准件包括相互垂直的第一基准面、第二基准面和第三基准面，且形成参考坐标系；传感器组件，传感器组件安装于机器人的执行末端且能够随执行末端运动，传感器组件包括第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器，第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器的各发射点的发射线相互平行且与第一基准面的交点不共线，用于对第一基准面进行测距。本发明专利技术采用三个测距传感器实现第一基准面和第二基准面分别与执行坐标系之间的位姿关系的确定，相比现有技术中的视觉定位技术，对作业环境的适应性强，定位效率高，机器人的作业效率提高。的作业效率提高。的作业效率提高。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人定位系统、定位方法及复合机器人


[0001]本专利技术涉及机器人定位
，具体而言，涉及一种机器人定位系统、定位方法及复合机器人。

技术介绍

[0002]为了扩大机器人的工作空间，现有技术中将机器人设置于移动本体上，从而使机器人具有移动能力。具有移动能力的机器人的作业适应性强，实用性高。移动本体移动后，机器人需要进行精准的定位才能够对目标进行抓取、焊接、喷涂、抛光、码垛、装配等操作。
[0003]现有技术中，通常采用视觉定位，但由于视觉技术对标定板表面质量要求较高，相机镜头无法适用于水雾和液滴飞溅的工作环境，导致机器人无法应用于特殊环境高精度的工作场景；此外，视觉定位时间长，导致机器人作业效率低以及视觉定位成本高。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供一种机器人定位系统，用于解决现有技术中，机器人采用视觉定位技术，对作业环境的适应性差以及视觉定位时间长，导致机器人作业效率低的技术问题。
[0005]一种机器人定位系统，包括：
[0006]定位基准件，所述定位基准件的参考坐标系与机器人的目标对象坐标系之间的相对位置固定；所述定位基准件包括相互垂直的第一基准面、第二基准面和第三基准面，且形成所述参考坐标系；
[0007]传感器组件，所述传感器组件安装于所述机器人的执行末端，所述传感器组件包括第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器的各发射点的发射线相互平行且与所述第一基准面的交点不共线，用于对所述第一基准面进行测距；所述传感器组件能够随所述执行末端沿第一方向转动90
°
，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器中的至少两个对所述第二基准面测距。
[0008]本专利技术提供的机器人定位系统，采用三个测距传感器的各发射点的发射线相互平行且与第一基准面的交点不共线，实现对第一基准面的测距，确定第一基准面与执行坐标系之间的位姿关系；三个测距传感器能够随执行末端移动，进而可以对第二基准面进行测量，并确定第二基准面的与执行坐标系之间的位姿关系，相比现有技术中的视觉定位技术，对作业环境的适应性强，定位效率高，机器人的作业效率提高。
[0009]进一步地，所述传感器组件能够随所述执行末端沿第二方向转动90
°
，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器中的至少一个对所述第三基准面测距。
[0010]本专利技术提供的机器人定位系统，采用三个测距传感器，通过执行末端沿两个方向的两次转动，实现对第一基准面、第二基准面和第三基准面的测距，确定参考坐标系和执行
末端的执行坐标系的位姿关系，相比现有技术中的视觉定位技术，对作业环境的适应性强，定位效率高，机器人的作业效率提高。
[0011]进一步地，所述传感器组件还包括第四测距传感器，所述第四测距传感器的发射点的发射线与所述第一测距传感器的发射点的发射线相垂直，用于对所述第三基准面进行测距。
[0012]本专利技术提供的机器人定位系统，采用4个测距传感器，执行末端仅需旋转1次，就可以完成对第一基准面、第二基准面和第三基准面的测距，即确定参考坐标系与执行坐标系之间的位姿关系，进一步提升了机器人的定位效率。
[0013]进一步地，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器的各发射点所在端面共面。
[0014]本专利技术提供的机器人定位系统，第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器的各发射点所在的端面共面，各测距传感器的测量值就是实际的距离值，控制器不需要补偿，测距计算简单化。
[0015]进一步地，所述传感器组件还包括连接件，所述连接件设于所述执行末端，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器设于所述连接件。
[0016]进一步地，所述连接件包括设于所述执行末端的第一连接件和第二连接件，所述第一测距传感器和所述第二测距传感器设于所述第一连接件；所述第三测距传感器设于所述第二连接件。
[0017]进一步地，所述连接件还包括设于所述执行末端的第三连接件，所述第四测距传感器设于所述第三连接件。
[0018]进一步地，所述第一测距传感器的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种；所述第二测距传感器的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种；所述第三测距传感器的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种；所述第四测距传感器的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种。
[0019]本专利技术的第二方面提供一种机器人定位方法，应用于上述所述的机器人定位系统，所述方法包括以下步骤：
[0020]控制所述执行末端带动所述传感器组件运动到第一预设位置，通过所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器对所述第一基准面测距，得到第一距离信息，根据所述第一距离信息确定所述第一基准面相对于所述执行末端的执行坐标系的第一位姿关系；
[0021]控制所述执行末端沿第一方向旋转90
°
，所述执行末端带动所述传感器组件运动到第二预设位置，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器中的至少两个对所述第二基准面测距，得到第二距离信息，根据所述第二距离信息确定所述第二基准面相对于所述执行坐标系的第二位姿关系；
[0022]控制所述执行末端沿第二方向旋转90
°
，所述执行末端带动所述传感器组件运动到第三预设位置，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器中的至少一个对所述第三基准面测距，得到第三距离信息，根据所述第三距离信息确定所述第
三基准面相对于所述执行坐标系的第三位姿关系；其中，所述第二方向与所述第一方向相垂直；
[0023]基于所述第一位姿关系、所述第二位姿关系以及所述第三位姿关系，确定所述参考坐标系与所述执行坐标系的第四位姿关系；
[0024]基于所述第四位姿关系以及所述目标对象坐标系与所述参考坐标系的预设位姿关系，确定所述目标对象坐标系与所述执行坐标系之间的位姿关系。
[0025]本专利技术提供的机器人定位方法，基于三个测距传感器，通过执行末端带动三个测距传感器沿第一方向和第二方向旋转90
°
，实现对三个基准面测距，确定参考坐标系与执行坐标系之间的位姿关系，相比现有技术中的视觉定位技术，对作业环境的适应性强，定位效率提高，机器人作业效率提高。
[0026]本专利技术的第三方面提供一种机器人定位方法，应用于上述所述的机器人定位系统，包括以下步骤：
[0027]控制所述执行末端带动所述传感器组件运动到第一预设位置，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器和所述第三测距传感器对所述第一基准面测距，得到第五距离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人定位系统，其特征在于，包括：定位基准件(300)，所述定位基准件(300)的参考坐标系与机器人(100)的目标对象坐标系之间的相对位置固定；所述定位基准件(300)包括相互垂直的第一基准面(301)、第二基准面(302)和第三基准面(303)，且形成所述参考坐标系；传感器组件(200)，所述传感器组件(200)安装于所述机器人(100)的执行末端(101)，所述传感器组件(200)包括第一测距传感器(201)、第二测距传感器(202)和第三测距传感器(203)，所述第一测距传感器(201)、所述第二测距传感器(202)和所述第三测距传感器(203)的各发射点的发射线相互平行且与所述第一基准面(301)的交点不共线，用于对所述第一基准面(301)进行测距；所述传感器组件(200)能够随所述执行末端(101)沿第一方向转动90
°
，所述第一测距传感器(201)、所述第二测距传感器(202)和所述第三测距传感器(203)中的至少两个对所述第二基准面测距。2.根据权利要求1所述的机器人定位系统，其特征在于，所述传感器组件(200)能够随所述执行末端(101)沿第二方向转动90
°
，所述第一测距传感器(201)、所述第二测距传感器(201)和所述第三测距传感器(201)中的至少一个对所述第三基准面(303)测距。3.根据权利要求1所述的机器人定位系统，其特征在于，所述传感器组件(200)还包括第四测距传感器(204)，所述第四测距传感器(204)的发射点的发射线与所述第一测距传感器(201)的发射点的发射线相垂直，用于对所述第三基准面(303)进行测距。4.根据权利要求3所述的机器人定位系统，其特征在于，所述第一测距传感器(201)、所述第二测距传感器(202)和所述第三测距传感器(203)的各发射点所在端面共面。5.根据权利要求4所述的机器人定位系统，其特征在于，所述传感器组件(200)还包括连接件，所述连接件设于所述执行末端(101)，所述第一测距传感器(201)、所述第二测距传感器(202)和所述第三测距传感器(203)设于所述连接件。6.根据权利要求5所述的机器人定位系统，其特征在于，所述连接件包括设于所述执行末端(101)的第一连接件(205)和第二连接件(206)，所述第一测距传感器(201)和所述第二测距传感器(202)设于所述第一连接件(205)；所述第三测距传感器(203)设于所述第二连接件(206)。7.根据权利要求5所述的机器人定位系统，其特征在于，所述连接件还包括设于所述执行末端(101)的第三连接件(207)，所述第四测距传感器(204)设于所述第三连接件(207)。8.根据权利要求3所述的机器人定位系统，其特征在于，所述第一测距传感器(201)的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种；所述第二测距传感器(202)的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种；所述第三测距传感器(203)的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种；所述第四测距传感器(204)的类型为激光测距传感器、超声波测距传感器、雷达测距传感器或红外线测距传感器中的任一种。9.一种机器人定位方法，其特征在于，应用于权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭大伟，陈兆芃，黎田，王争，
申请(专利权)人：北京思灵机器人科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：