CN107901038A - 一种位置标定方法、装置、双臂机器人及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位置标定方法、装置、双臂机器人及存储介质。所述方法包括：获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；其中，所述第一机械臂与所述第二机械臂通过标定棒连接；所述第一机械臂与所述第二机械臂均已标定；根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；根据所述空间坐标变换矩阵将所述第二机械臂与所述第一机械臂的相对位置进行标定。

Description

一种位置标定方法、装置、双臂机器人及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种位置标定方法、装置、双臂机器人及存储介质。

背景技术

随着社会的发展，生产力的提高，越来越多行业用机器人取代人工，机器人不仅能不眠不休的重复干同一件工作，而且能在不同的复杂环境下，如高温，腐蚀性的环境下长时间的工作，因此机器人会不断地深入工业、农业、探险、医疗等行业。人类通过双臂特别适合进行生产制造，双臂机器人模拟人类的双臂就是希望借鉴这种优势，做到更加协调的机械臂之间的合作，就向人类一样，可以协调的控制双臂进行工作。

现有的双臂机器人运用于各行各业，从材料搬运到机器维修，从焊接到切割，从喷涂到装配，机器人形状各异，功能也不尽相同。在工业制造中，机器人已经取得了许多重大的成果，譬如机械臂在汽车、电子工业和医疗行业中有着成功的应用。对于自主移动机器人而言，精确得定位和轨迹控制是提高其作业性能的关键。自主移动机器人在受到外界扰动、摩擦和路面不平整等因素的影响下，会偏离原规划的路径，为此需要实时对自主移动机器人进行定位和纠偏。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

在现有的双臂机器人中，第二机械臂可能相对于第一机械臂的相对位置存在误差，现有技术无法将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。

发明内容

本发明提供一种位置标定方法、装置、电子设备及存储介质，应用于双臂机器人中，可以实现将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。

第一方面，本发明实施例提供了一种位置标定方法，所述方法包括：

获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；其中，所述第一机械臂与所述第二机械臂通过标定棒连接；所述第一机械臂与所述第二机械臂均已标定；

根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；

根据所述空间坐标变换矩阵将所述第二机械臂与所述第一机械臂的相对位置进行标定。

在上述实施例中，所述计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵，包括：

根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；

根据所述校正参数计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

在上述实施例中，所述确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数，包括：

根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；

根据所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；

根据所述第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和所述第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

在上述实施例中，所述确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的空间坐标变换矩阵的校正参数，包括：

根据所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；

根据所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；

根据所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

第二方面，本发明实施例还提供了一种位置标定装置，所述装置包括：获取单元、计算单元和标定单元；其中，

所述获取单元，用于获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；其中，所述第一机械臂与所述第二机械臂通过标定棒连接；所述第一机械臂与所述第二机械臂均已标定；

所述计算单元，用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；

所述标定单元，用于根据所述空间坐标变换矩阵将所述第二机械臂与所述第一机械臂的相对位置进行标定。

在上述实施例中，所述计算单元包括：确定子单元和计算子单元；其中，

所述确定子单元，用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；

所述计算子单元，用于根据所述校正参数计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

在上述实施例中，所述确定子单元，具体用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；根据所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；根据所述第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和所述第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

在上述实施例中，所述确定子单元，具体用于根据所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；根据所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；根据所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

第三方面，本发明实施例还提供了一种双臂机器人，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述任一实施例所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如上述任一实施例所述的方法。

本发明实施例提出了一种位置标定方法、装置、双臂机器人及存储介质，先获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；然后根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；最后根据空间坐标变换矩阵将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。也就是说，在本发明实施例提出的技术方案中，可以通过获取第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，实现将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。而现有技术无法将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。因此，和现有技术相比，本发明实施例提出的位置标定方法、装置、双臂机器人及存储介质，可以实现将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定；并且，本发明实施例的技术方案实现简单方便、便于普及，适用范围更广。

附图说明

图1为本发明实施例中位置标定方法的流程图；

图2为本发明实施例中双臂机器人的结构示意图；

图3为本发明实施例中第一机械臂和第二机械臂的结构示意图；

图4为本发明实施例中计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的流程图；

图5为本发明实施例中确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数的流程图；

图6为本发明实施例中第一机械臂和第二机械臂中第n-1个关节到第n个关节的关节转换矩阵的结构示意图；

图7为本发明实施例中位置标定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例中位置标定方法的流程图。本实施例可适用于双臂机器人中第二机械臂相对于第一机械臂的相对位置存在误差的情况，该方法可以由双臂机器人来执行，如图1所示，位置标定方法可以包括以下步骤：

S101、获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角θ_n；其中，第一机械臂与第二机械臂通过标定棒连接；第一机械臂与第二机械臂均已标定。

图2为本发明实施例中双臂机器人的结构示意图。如图2所示，双臂机器人可以包括左机械臂1、右机械臂2、基座3、控制器4、标定棒5；其中，左机械臂1和右机械臂2可以通过标定棒5连接。

图3为本发明实施例中第一机械臂和第二机械臂的结构示意图。如图3所示，第一机械臂可以包括7个关节；第二机械臂也可以包括7个关节。因此，在本步骤中，双臂机械人可以获取第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上7个关节的关节角。例如，双臂机器人可以获取第一机械臂在第一位置点、第二位置点、…、第M个位置点上7个关节的关节角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇；双臂机器人还可以获取第二机械臂在第一位置点、第二位置点、…、第M个位置点上7个关节的关节角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇；其中，M为大于等于40的自然数。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。例如，在本发明的具体实施例中，第一机械臂可以是双臂机器人的左机械臂，第二机械臂可以是双臂机器人的右机械臂；此外，第一机械臂也可以是双臂机器人的右机械臂，第二机械臂也可以是双臂机器人的左机械臂。

S102、根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人可以根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

在本发明的具体实施例中，在理想情况下，第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵可以表示为：

其中，为理想情况下右机械臂的基坐标系到左机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；为理想情况下右机器臂的基坐标系相对左机器臂的基坐标系在z轴上的旋转角度；θ为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴上的旋转角度；Ψ为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴上的旋转角度；dl为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴方向上的位移量；dm为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴方向上的位移量；dn为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在z轴方向上的位移量；C为三角函数符号cos的缩写，S为三角符号sin的缩写。

在本发明的具体实施例中，在实际情况下，第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵可以表示为：

θ′＝θ+δθ；

Ψ′＝Ψ+δΨ；

dl′＝dl+δdl；

dm′＝dm+δdm；

dn′＝dn+δdn；

其中，为实际情况下右机械臂的基坐标系到左机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；δ为实际情况下右机械臂的基坐标系相对于左机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；为理想情况下右机器臂的基坐标系相对左机器臂的基坐标系在z轴上的旋转角度；θ为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴上的旋转角度；Ψ为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴上的旋转角度；dl为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴方向上的位移量；dm为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴方向上的位移量；dn为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在z轴方向上的位移量；C为三角函数符号cos的缩写，S为三角符号sin的缩写。

图4为本发明实施例中计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的流程图。如图4所述，双臂机器人计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的方法可以包括以下步骤：

S401、根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

在本发明的具体实施中，双臂机器人可以根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。具体地，双臂机器人可以根据第一机械臂在第一位置点、第二位置点、…、第M个位置点上7个关节的关节角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇和第二机械臂在第一位置点、第二位置点、…、第M个位置点上7个关节的关节角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇，确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数δ。例如，以第一机械臂为左机械臂，第二机械臂为右机械臂为例，双臂机器人可以根据左机械臂在第一位置点、第二位置点、…、第M个位置点上7个关节的关节角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇和右机械臂在第一位置点、第二位置点、…、第M个位置点上7个关节的关节角θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇，确定右机械臂的基坐标系相对于左机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数δ。

图5为本发明实施例中确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数的流程图。如图5所示，双臂机器人确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数的方法可以包括以下步骤：

S501、根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人可以根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵。具体地，第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵可以表示为：

其中，为第一机械臂中第n-1个关节到第n个关节的关节转换矩阵，n＝1，2，...，7；θ_n为第一机械臂中第n个关节的关节角；α_n为第一机械臂中第n个关节的连杆扭角；d_n为第一机械臂中第n个关节的偏距；a_n为第一机械臂中第n个关节的连杆长度。因为第一机械臂已经标定，所以第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵为已知量。即：

和为已知量。

S502、根据第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人可以根据第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵。具体地，第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵也可以表示为：

其中，为第二机械臂中第n-1个关节到第n个关节的关节转换矩阵，n＝1，2，...，7；θ_n为第二机械臂中第n个关节的关节角；α_n为第二机械臂中第n个关节的连杆扭角；d_n为第二机械臂中第n个关节的偏距；a_n为第二机械臂中第n个关节的连杆长度。

图6为本发明实施例中第一机械臂和第二机械臂中第n-1个关节到第n个关节的关节转换矩阵的结构示意图。如图6所述，第一机械臂中第n-1个关节到第n个关节的关节转换矩阵可以表示为：和第二机械臂中第n-1个关节到第n个关节的关节矩阵可以表示为：和因为第二机械臂也已经标定，所以第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵也为已知量。即：和为已知量。

S503、根据第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人可以根据第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。具体地，双臂机器人可以通过以下第一机械臂的闭链公式计算第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标x_j、y_j、z_j。

第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标为中第4列的前3行的值。由于和为已知量，因此第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标可以计算出具体的数值x_j、y_j、z_j；其中，x_j为第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上x轴上的空间坐标；y_j为第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上y轴上的空间坐标；z_j为第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上z轴上的空间坐标；j为≥M。

此外，双臂机器人还可以通过以下第二机械臂的闭链公式计算第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标x_j′、y_j′、z_j′。

第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标为中第4列的前3行的值。由于和为已知量，但是为包括第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵校正参数δ的未知量，因此第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标x_j′、y_j′、z_j′可以用校正参数δ来表示；其中，x_j′为第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上x轴上的空间坐标；y_j′为第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上y轴上的空间坐标；z_j′为第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上z轴上的空间坐标；j为≥M。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人在计算出第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标之后，双臂机器人可以根据第一机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和第二机械臂所持工具末端相对于第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标，确定第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。具体地，设：根据最小二乘法原理，可以得到稳定点的条件：

然后双臂机器人可以利用最小二乘法计算上式的解δ。

S402、根据校正参数计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人在计算得到第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数δ之后，双臂机器人可以根据校正参数δ计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。具体地，第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵可以表示为：

θ′＝θ+δθ；

Ψ′＝Ψ+δΨ；

dl′＝dl+δdl；

dm′＝dm+δdm；

dn′＝dn+δdn；

其中，为右机械臂的基坐标系相对于左机械臂的基坐标系的实际空间坐标变换矩阵；δ为右机械臂的基坐标系相对于左机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；为右机器臂的基坐标系相对左机器臂的基坐标系在z轴上的旋转角度；θ为右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴上的旋转角度；Ψ为右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴上的旋转角度；dl为右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴方向上的位移量；dm为右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴方向上的位移量；dn为右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在z轴方向上的位移量；C为三角函数符号cos的缩写，S为三角符号sin的缩写。

S103、根据空间坐标变换矩阵将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人在计算出第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵之后，双臂机器人可以根据空间坐标变换矩阵将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。以第一机械臂为左机械臂，第二机械臂为右机械臂为例，由于为理想情况下右机器臂的基坐标系相对左机器臂的基坐标系在z轴上的旋转角度；θ为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴上的旋转角度；Ψ为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴上的旋转角度；dl为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴方向上的位移量；dm为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴方向上的位移量；dn为理想情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在z轴方向上的位移量。因此双臂机器人可以根据计算得出的右机械臂的基坐标系相对于左机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数δ，计算得出为实际情况下右机器臂的基坐标系相对左机器臂的基坐标系在z轴上的旋转角度；θ′为实际情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴上的旋转角度；Ψ′为实际情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴上的旋转角度；dl′为实际情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在x轴方向上的位移量；dm′为实际情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在y轴方向上的位移量；dn′为实际情况下右机械臂的基坐标系相对左机械臂的基坐标系在z轴方向上的位移量。

本发明实施例提出的位置标定方法，先获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；然后根据第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算第二机械臂的基坐标系相对于第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；最后根据空间坐标变换矩阵将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。也就是说，在本发明实施例提出的技术方案中，可以通过获取第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，实现将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。而现有技术无法将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定。因此，和现有技术相比，本发明实施例提出的位置标定方法，可以实现将第二机械臂与第一机械臂的相对位置进行标定；并且，本发明实施例的技术方案实现简单方便、便于普及，适用范围更广。

图7为本发明实施例中位置标定装置的结构示意图。如图7所示，所述装置包括：获取单元701、计算单元702和标定单元703；其中，

所述获取单元701，用于获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；其中，所述第一机械臂与所述第二机械臂通过标定棒连接；所述第一机械臂与所述第二机械臂均已标定；

所述计算单元702，用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；

所述标定单元703，用于根据所述空间坐标变换矩阵将所述第二机械臂与所述第一机械臂的相对位置进行标定。

进一步的，所述计算单元702包括：确定子单元7021和计算子单元7022；其中，

所述确定子单元7021，用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；

所述计算子单元7022，用于根据所述校正参数计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

进一步的，所述确定子单元7021，具体用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；根据所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；根据所述第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和所述第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

进一步的，所述确定子单元7021，具体用于根据所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；根据所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；根据所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

上述位置标定装置可执行本发明任意实施例所提供的位置标定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的位置标定方法。

在本发明的具体实施例中，双臂机器人，可以包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述任一实施例所述的方法。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种位置标定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；其中，所述第一机械臂与所述第二机械臂通过标定棒连接；所述第一机械臂与所述第二机械臂均已标定；

根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；

根据所述空间坐标变换矩阵将所述第二机械臂与所述第一机械臂的相对位置进行标定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵，包括：

根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；

根据所述校正参数计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数，包括：

根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；

根据所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；

根据所述第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和所述第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的空间坐标变换矩阵的校正参数，包括：

根据所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；

根据所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；

根据所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

5.一种位置标定装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元、计算单元和标定单元；其中，

所述获取单元，用于获取双臂机器人中第一机械臂和第二机械臂在各个位置点上各个关节的关节角；其中，所述第一机械臂与所述第二机械臂通过标定棒连接；所述第一机械臂与所述第二机械臂均已标定；

所述计算单元，用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵；

所述标定单元，用于根据所述空间坐标变换矩阵将所述第二机械臂与所述第一机械臂的相对位置进行标定。

6.根据权利要求5所述的装置，所述计算单元包括：确定子单元和计算子单元；其中，

所述确定子单元，用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角和所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数；

所述计算子单元，用于根据所述校正参数计算所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定子单元，具体用于根据所述第一机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；根据所述第二机械臂在全部位置点上各个关节的关节角，确定所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵；根据所述第一机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵和所述第二机械臂在全部位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定子单元，具体用于根据所述第一机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；根据所述第二机械臂在各个位置点上每两个相邻关节的关节转换矩阵，计算所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标；根据所述第一机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标和所述第二机械臂所持工具末端相对于所述第一机械臂的基坐标系在各个位置点上的空间坐标，确定所述第二机械臂的基坐标系相对于所述第一机械臂的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数。

9.一种双臂机器人，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至4任一权利要求所述的方法。

10.一种机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至4任一权利要求所述的方法。