机器人末端工具坐标系改进标定方法、电子设备及介质与流程

    专利查询2026-02-22  18


    本技术涉及机器人,尤其涉及机器人末端工具坐标系改进标定方法、电子设备及介质。


    背景技术:

    1、在现有技术中,提出通过多次人工示教方式来确定多个标定点对应的相关位姿信息,再通过多点选优算法来确定一个最优标定点以完成机器人末端工具坐标系的标定。然而这一方法需要采用多次人工示教方式,容易受到人为操作误差的影响,难以确保标定精度。


    技术实现思路

    1、本技术的主要目的在于提出机器人末端工具坐标系改进标定方法、电子设备及介质,能够在无需执行多次人工示教的情况下实现对机器人末端工具坐标系的高精度标定,降低人为操作误差的影响。

    2、为实现上述目的,本技术的一方面提出了一种机器人末端工具坐标系改进标定方法,所述方法包括:

    3、获取位移信息、旋转约束条件、角度取值条件、标定控制策略和基准标定点对应的基准位姿信息,所述基准标定点是通过对机器人进行一次示教确定的;

    4、根据所述基准位姿信息、所述位移信息和所述旋转约束条件,控制所述机器人的末端工具进入交叉激光传感器进行运动,以确定所述末端工具的长度;

    5、根据所述角度取值条件、所述基准位姿信息和所述末端工具的长度,确定多个参考点对应的多个初始位姿信息;

    6、根据所述标定控制策略和每个所述初始位姿信息,控制所述末端工具进入所述交叉激光传感器进行运动,以确定一个标定点对应的位姿信息;

    7、根据由所述末端工具以所述多个初始位姿信息进行运动时确定的多个标定点对应的多个位姿信息,对机器人末端工具坐标系进行标定。

    8、进一步地,所述交叉激光传感器在运行时产生两个激光束,所述两个激光束形成一个激光平面,所述两个激光束相互垂直产生一个激光交点。

    9、进一步地,所述基准位姿信息包括基准位置信息、基准姿态信息和基准z轴矢量信息,所述位移信息包括水平位移值和伸入长度值;所述根据所述基准位姿信息、所述位移信息和所述旋转约束条件,控制所述机器人的末端工具进入交叉激光传感器进行运动,以确定所述末端工具的长度包括:

    10、根据所述基准位置信息和所述基准姿态信息,控制所述末端工具移动至其端点刚好与所述激光交点接触;

    11、根据所述水平位移值,控制所述末端工具沿着所述激光平面进行平移,并且在平移过程中不与任一所述激光束接触;

    12、根据所述基准z轴矢量信息和所述伸入长度值,控制所述末端工具移动至穿过所述激光平面;

    13、以所述末端工具与最为接近的一个所述激光束首次接触作为所述旋转约束条件,控制所述末端工具围绕所述机器人的末端法兰中心进行向左旋转以记录第一接触点,再控制所述末端工具围绕所述末端法兰中心进行向右旋转以记录第二接触点;

    14、根据所述末端法兰中心、所述第一接触点、所述第二接触点、所述水平位移值和所述伸入长度值,确定所述末端工具的长度。

    15、进一步地,所述根据所述末端法兰中心、所述第一接触点、所述第二接触点、所述水平位移值和所述伸入长度值,确定所述末端工具的长度包括:

    16、根据所述末端法兰中心、所述第一接触点和所述第二接触点,确定旋转角度并构建一个扇形区域,所述扇形区域的半径为所述末端工具的长度,所述第一接触点和所述第二接触点之间形成一条线段,所述线段的长度为所述水平位移值的两倍,所述扇形区域的中心轴与所述线段垂直相交,并且在所述中心轴上相交点到所述扇形区域的圆弧侧之间的距离为所述伸入长度值;

    17、在所述扇形区域中,根据所述旋转角度、所述水平位移值和所述伸入长度值,确定所述末端工具的长度。

    18、进一步地,所述根据所述角度取值条件、所述基准位姿信息和所述末端工具的长度,确定多个参考点对应的多个初始位姿信息包括:

    19、在以所述激光交点为原点的球坐标系中,根据所述角度取值条件,确定所述多个参考点对应的多组角度值;

    20、根据所述基准位姿信息、所述末端工具的长度和所述多组角度值,确定所述多个参考点对应的多个初始位姿信息。

    21、进一步地,所述角度取值条件包括极角取值条件和方位角取值条件;所述根据所述角度取值条件,确定所述多个参考点对应的多组角度值包括:

    22、根据所述极角取值条件,确定所述多个参考点对应的多个极角;

    23、根据所述方位角取值条件,确定所述多个参考点对应的多个方位角;

    24、每个所述参考点对应的一组角度值包括所述参考点对应的极角和方位角。

    25、进一步地,所述根据所述标定控制策略和每个所述初始位姿信息,控制所述末端工具进入所述交叉激光传感器进行运动,以确定一个标定点对应的位姿信息包括:

    26、根据预设运动轨迹和所述初始位姿信息,控制所述末端工具穿过所述激光平面并以包围所述激光交点的方式进行第一次圆形运动,获取在每次激光通断瞬间所述机器人的末端法兰中心对应的一组位置信息,以确定在所述末端工具的端点落在所述预设运动轨迹的圆心时所述末端法兰中心的第一位置信息;

    27、根据预设距离、所述预设运动轨迹和所述初始位姿信息,控制所述末端工具在下移之后穿过所述激光平面并以包围所述激光交点的方式进行第二次圆形运动,获取在每次激光通断瞬间所述末端法兰中心对应的一组位置信息,以确定在所述末端工具的端点落在所述预设运动轨迹的圆心时所述末端法兰中心的第二位置信息;

    28、根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述机器人末端工具坐标系的z轴在机器人基坐标系的单位矢量并记为z轴矢量信息;

    29、根据由所述末端工具在进行第一次圆形运动时获取的多组位置信息,确定位置偏移量,以对所述初始位姿信息进行调整;

    30、根据所述z轴矢量信息和调整后的初始位姿信息,控制所述末端工具移动至部分穿过所述激光平面,再控制所述末端工具原路返回直至刚好离开所述激光平面,获取所述末端法兰中心的当前位置信息和当前姿态信息;

    31、根据所述z轴矢量信息以及所述末端法兰中心的当前位置信息和当前姿态信息,确定一个标定点对应的位姿信息。

    32、进一步地,所述根据由所述末端工具在进行第一次圆形运动时获取的多组位置信息,确定位置偏移量包括:

    33、根据所述多组位置信息进行圆轨迹拟合,确定圆心的位置信息;

    34、根据所述多组位置信息构建两条线段,确定所述两条线段之间产生的交点的位置信息;

    35、根据所述圆心的位置信息和所述交点的位置信息,确定所述位置偏移量。

    36、为实现上述目的,本技术的另一方面提出了一种电子设备,所述电子设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

    37、为实现上述目的,本技术的另一方面提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

    38、本技术至少包括以下有益效果:结合对机器人进行一次示教时确定的基准标定点对应的基准位姿信息,按照预设运动要求控制机器人的末端工具进行平移和旋转以确定末端工具的长度,再进一步结合预设取点要求确定机器人标定所需的多个参考点对应的多个初始位姿信息,最后在此基础上结合预设标定控制策略来多次控制末端工具进入交叉激光传感器进行运动,从而实现对机器人末端工具坐标系的高精度标定,在整个实施过程中只需要一次人工示教,后续流程皆可自动化完成,操作起来更为便捷,并且可以最大程度地降低人为操作误差的影响。


    技术特征:

    1.一种机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述交叉激光传感器在运行时产生两个激光束,所述两个激光束形成一个激光平面,所述两个激光束相互垂直产生一个激光交点。

    3.根据权利要求2所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述基准位姿信息包括基准位置信息、基准姿态信息和基准z轴矢量信息,所述位移信息包括水平位移值和伸入长度值;所述根据所述基准位姿信息、所述位移信息和所述旋转约束条件,控制所述机器人的末端工具进入交叉激光传感器进行运动,以确定所述末端工具的长度包括:

    4.根据权利要求3所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述根据所述末端法兰中心、所述第一接触点、所述第二接触点、所述水平位移值和所述伸入长度值,确定所述末端工具的长度包括:

    5.根据权利要求2所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述根据所述角度取值条件、所述基准位姿信息和所述末端工具的长度,确定多个参考点对应的多个初始位姿信息包括:

    6.根据权利要求5所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述角度取值条件包括极角取值条件和方位角取值条件;所述根据所述角度取值条件,确定所述多个参考点对应的多组角度值包括:

    7.根据权利要求2所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述根据所述标定控制策略和每个所述初始位姿信息,控制所述末端工具进入所述交叉激光传感器进行运动,以确定一个标定点对应的位姿信息包括:

    8.根据权利要求7所述的机器人末端工具坐标系改进标定方法,其特征在于,所述根据由所述末端工具在进行第一次圆形运动时获取的多组位置信息,确定位置偏移量包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一项所述的方法。

    10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。


    技术总结
    本申请提供机器人末端工具坐标系改进标定方法、电子设备及介质,属于机器人技术领域。其方法包括:获取位移信息、旋转约束条件、角度取值条件、标定控制策略和基准标定点对应的基准位姿信息;根据基准位姿信息、位移信息和旋转约束条件,控制机器人的末端工具进入交叉激光传感器进行运动,以确定末端工具的长度;根据角度取值条件、基准位姿信息和末端工具的长度,确定多个参考点对应的多个初始位姿信息;根据标定控制策略和多个初始位姿信息,分别控制末端工具进入交叉激光传感器进行运动,以确定多个标定点对应的多个位姿信息,进而对机器人末端工具坐标系进行标定。本申请可提高对机器人末端工具坐标系的标定精度,且无需执行多次人工示教。

    技术研发人员:付尔谷,周星,黄石峰,林耿聪,高萌,刘嘉乐,孙千
    受保护的技术使用者:佛山智能装备技术研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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