CN111113419B

CN111113419B - Scara机器人机械参数的标定方法、装置及scara机器人

Info

Publication number: CN111113419B
Application number: CN201911380771.7A
Authority: CN
Inventors: 郎需林; 张华杰; 刘培超; 刘主福
Original assignee: Shenzhen Yuejiang Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Yuejiang Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111113419A

Abstract

本发明适用于机器人技术领域，提供了SCARA机器人机械参数的标定方法、装置及SCARA机器人。本发明通过获取多个第一测量数据和第二测量数据，采用了多点法分别计算第一组关节和第二组关节运动时各个关节所对应的角度及第一零点偏差角度和第二零点，从而使得臂长和零点的标定精度得以提升，而臂长和零点的标定精度又影响着SCARA机器人的绝对定位精度，因此SCARA机器人的绝对定位精度也随之得到提升。

Description

SCARA机器人机械参数的标定方法、装置及SCARA机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种SCARA机器人机械参数的标定方法、装置及SCARA机器人。

背景技术

SCARA(即Selective Compliance Assembly Robot Arm，选择顺应性装配机器手臂)机器人是由日本山梨大学牧野洋于1978年发明的，该机器人具有四个轴和四个运动自由度(包括沿X,Y,Z方向的平移和绕Z轴的旋转自由度)，如图1所示。SCARA机器人在X,Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作；其串接的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件。SCARA机器人结构紧凑、动作灵活，速度快、位置精度高，广泛应用于电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。

由于机械加工误差、装配误差与间隙、摩擦磨损等因素的影响，实际机器人的机械参数(如臂长、减速比等)与理论设计值存在一定偏差。目前，标定的方法包括采用插孔的方式进行标定，这种标定方法要求加工孔位的精度较高，如果插孔时对的不准容易产生挤压变形，从而导致标定精度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种SCARA机器人机械参数的标定方法、装置及SCARA机器人，以解决现有技术中插孔标定方法的标定精度不高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种SCARA机器人机械参数的标定方法，包括：

获取机器人第一组关节运动时的多个第一测量数据，所述第一测量数据包括第一组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第一坐标；其中，所述第一组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节；

利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

进一步的实施方式中，所述方法还包括：根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点偏差角度对应的轴回到零点位置；

获取机器人第二组关节运动时的多个第二测量数据，所述第二测量数据包括第二组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第二坐标；其中，所述第二组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节，且所述第二组关节与所述第一组关节所包括的两个关节不完全相同；

利用获取到的多个第二测量数据标定所述第二组关节中各个关节对应的臂长以及第二零点偏差角度。

本发明实施例的第二方面提供了一种SCARA机器人机械参数的标定装置，包括：

第一数据获取模块，用于获取机器人第一组关节运动时的多个第一测量数据，所述第一测量数据包括第一组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第一坐标；其中，所述第一组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节；

第一计算模块，用于利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度；

控制模块，用于根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点偏差角度对应的轴回到零点位置；

第二数据获取模块，用于获取机器人第二组关节运动时的多个第二测量数据，所述第二测量数据包括第二组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第二坐标；其中，所述第二组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节，且所述第二组关节与所述第一组关节所包括的两个关节不完全相同；

第二计算模块，用于利用获取到的多个第二测量数据标定所述第二组关节中各个关节对应的臂长以及第二零点偏差角度。

本发明实施例的第三方面提供了一种SCARA机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如上述第一方面所述方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供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如上述第一方面所述方法的步骤。

本实施例通过不需要进行孔位对准的方式获取多个第一测量数据和第二测量数据，有效的避免了因插孔不准进挤压变形而影响标定精度，采用了多点法分别计算第一组关节和第二组关节运动时各个关节所对应的臂长及零点偏差角度，从而使得臂长和零点的标定精度得以提升，而臂长和零点的标定精度又影响着SCARA机器人的绝对定位精度，因此SCARA机器人的绝对定位精度也随之得到提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的SCARA机器人的物理结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种SCARA机器人机械参数的标定方法的流程示意图；

图3是本发明实施例一提供的利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长及第一零点偏差角度的具体实现流程示意图；

图4是本发明实施例一提供的计算第一标定误差的具体实现流程示意图；

图5是本发明实施例二提供的另一种SCARA机器人机械参数的标定方法的流程示意图；

图6是本发明实施例三提供的一种SCARA机器人机械参数的标定装置的示意图；

图7是本发明实施例四提供的一种SCARA机器人的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1为SCARA机器人的结构示意图，图1中，SCARA机器人有四个关节，即第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，以及四个关节相对应的四个臂长，即第一臂长、第二臂长、第三臂长和第四臂长，SCARA机器人还包括了四个轴，即一轴、二轴、三轴和四轴，分别对应于图1中的J1、J2、J3和J4。其中，第一关节、第二关节和第四关节这三个为绕Z轴旋转的关节，而第三关节为沿Z轴平移的关节，本发明实施例中，针对三个绕Z轴旋转的关节进行标定说明。

为了对SCARA机器人进行标定，本申请在机器人的第四关节处，也即机器人末端位置安装了位置记录笔，在所述SCARA机器人的末端所安装的位置记录笔正对方向设置有可用于绘制标记点的数位板。当调整机器人关节，需要记录调整关节后的机器人末端位置时，可通过向下旋转第三关节，使得安装在机器人末端的位置记录笔与数位板相接触，从而在数位板上标记到所述机器人末端对应的位置点。当机器人第一组关节或第二组关节运动时，可以向上旋转所述第三关节，使得机器人末端所安装的位置记录笔离开所述数位板，避免记录在数位板记录无效的位置点。

为了表示位置记录笔所记录的位置点，可以在所述数位板上建立数位板坐标系，所记录的位置点可以直接通过所述数位板坐标系的坐标值来表示。其中，所述数位板坐标系，可以机器人末端的初始位置，比如机器人末端的初始零点，作为所述数位板坐标系的原点。

图2为本发明实施例提供的一种SCARA机器人机械参数的标定方法的流程示意图，详述如下：

S201：获取机器人第一组关节运动时的多个第一测量数据，所述第一测量数据包括第一组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第一坐标；其中，所述第一组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节。

在获取所述第一测量数据，或者后续步骤中获取第二测量数据时，保持第一组关节或第二关节组之外的另一个关节为静止状态，避免影响第一组关节的标定或第二组关节参数的标定精度。

本申请中所述的机器人，可以为用于标定的SCARA机器人。

由于第一关节、第二关节和第四关节是绕Z轴旋转的，但是第三关节不能够绕Z轴旋转，而是沿着Z轴上下移动，因此本发明的方法只适用于SCARA机器人的第一关节、第二关节和第四关节，因此所述第一组关节为这三个关节中的任意两个关节。比如，可以将第一关节和第二关节、第一关节和第四关节、第二关节和第四关节分别作为一组关节，可以确定三组关节。第一组关节和第二组关节可以在三组关节中任意选择两组关节进行标定计算

在本发明实施例中，将以第二关节、第四关节组成的第一组关节作为示例进行说明。

所述第一测量数据包括第一组关节运动时各个关节对应的角度，即第二关节和第四关节运动时所对应的角度，分别记为q2(i)和q4(i)，而机器人末端在数位板坐标系上的第一坐标记为(x(i),y(i))，其中的i表示机器人的第一组关节运动时所确定的第i个点位在机器人末端坐标上的坐标测量值。

S202：利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

根据S201中获取到的第一测量数据，可标定第二关节和第四关节分别对应的第二臂的第二臂长和第四臂的第四臂长，以及第一零点偏差角度。

需要说明的是，由于零点位置指的是SCARA机器人的第二臂长和第四臂长成一条直线的位置，因此需要标定的零点有两个，即二轴零点和四轴零点。此处，第一零点指的是二轴零点或四轴零点其中的一个。在本实施例中，将以四轴零点作为第一零点进行说明。

进一步地，如图3所示，图3为利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长及第一零点偏差角度的具体步骤的流程示意图，包括以下步骤S301-S304：

S301：根据获取到的多个第一测量数据，并利用数位板坐标系和机器人基坐标系的映射关系，得到与所述第一组关节中各个关节对应的臂长相关的第一方程组。

假设数位板坐标系的原点在机器人基坐标系中的映射坐标为(ox(i),oy(i))，其中的i为机器人的第一组关节运动时所确定的第i个点位在机器人末端坐标上的坐标测量值，数位板坐标系与机器人基坐标系的旋转角度为a，第二臂长表示为L2，第四臂长表示为L4，q2可以根据减速所确定的为第二关节的运动角度，q4可以根据预先确定的转速比所确定的第四关节的运动角度。对于基坐标系上的坐标值(X，Y)，可以根据下式确定：

X＝sin(q2)*L2+sin(q2+q4)*L4

Y＝cos(q2)*L2+cos(q2+q4)*L4

机器人末端坐标在基坐标系的坐标值，与数位板坐标系之间转换可以可以为：

X＝cos(a)*x′-sin(a)*y′+ox

Y＝sin(a)*x′+cos(a)*y′+oy

其中，(x’，y’)为数位板的坐标值，a为数位板坐标系与机器人基坐标系的旋转角度，(ox,oy)为数位板坐标系中的原点在XOY坐标系中的位置。

利用数位板坐标系和机器人基坐标系的转换关系，可列出与第二臂长和第四臂长相关的第一方程组，如下式(1)所示：

上述(1)式中，q4(i)可用q(i)+dq4来表示，其中，q(i)可以表示为q(i)＝q4(i)-q4(1)，q4(i)表示第四关节的第i个点位转动的角度，q4(1)表示第四关节的第一个点位转动的角度，则q(i)表示第四关节的第i个点位相对于第四关节的第一个点位沿顺时针转动的角度，dq4表示第四关节的第一个点位的位置相对于四轴零点转动的角度，dq4为一个常数，这是由于装配等原因造成的零点误差。

将上述(1)式的第i个点位的坐标值减去第一个点位的坐标值，即可得到以下第二方程组，如下式(2)所示：

S302：对所述第一方程组进行变量代换、变换、累加及求平均值，得到齐次线性方程组。

利用下式(3)进行变量代换：

上述(3)式中，q2(i)表示第二关节的第i个点位转动的角度，q2(1)表示第二关节的第一个点位转动的角度值。

三角公式为：sin(α+β)＝sinα*cosβ+cosα*sinβ (4)

利用上述(3)式进行变量代换之后，再利用上述(4)式进行变换，得到第三方程组，如下式(5)所示：

为简化符号，记：

则上述(5)式可写成：

根据上述(7)式可得到sina和cosa的表达式：

为简化符号，记：

假设获取到的第一测量数据的数量为n个，那么将上述(9)式进行累加求平均值，可得到：

将上述(10)式代入上述(8)式，可得到sina和cosa的平均值表达式：

将上述(11)式代入上述(7)式，并进行整理和变换可得到齐次线性方程组，如下式(12)所示：

S303：对所述齐次线性方程组进行奇异值分解，得到所述齐次线性方程组的解。

对上述(12)式即齐次线性方程组进行奇异值分解(SVD，Singular ValueDecomposition)，进而求得齐次线性方程组的解：

L＝[t₁t₂t₃]^T＝K*d[3]

把K*d[3]解代入(7)式，可求得K(i)的表达式为：

K(i)＝sqrt(Lxy(i)/[(c11(i)*d(1,3)+c12(i)*K*d(2,3)+c13(i)*d(3,3)²

+(c21(i)*d(1,3)+c22(i)*d(2,3)+c23(i)*d(3,3))^2

将n-1组点位数据代入上式，可得：

K＝(K(1)+K(2)+…+K(n-1))/(n-1)

其中的K为误差计算参数，d[3]表示一个3*3的矩阵。

S304：根据所述齐次线性方程组的解标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

本实施例中，将以四轴零点作为第一零点作为说明。因此根据S301中求得的齐次线性方程组的解，进而得到第二关节所对应的第二臂长L2，以及第四关节的第一个点位的位置相对于四轴零点转动的角度dq4。再根据dq4可计算得到第四臂长L4以及四轴零点偏移角度dt：

上述求得的结果(13)中，d(1,3)表示矩阵d[3]的第1行第3列上的元素，d(2,3)表示矩阵d[3]的第2行第3列上的元素，d(3,3)表示矩阵d[3]的第3行第3列上的元素。

优选地，在执行了步骤S202之后，还可执行以下步骤：

计算第一标定误差，并判断所述第一标定误差是否在第一预设范围之内。

为了检验标定值是否准确，可通过计算第一标定误差，并判断所述第一标定误差是否在第一预设范围之内。

进一步地，如图4所示，图4为计算第一标定误差的具体步骤的流程示意图，包括以下步骤S401-S403：

S401：根据得到的所述第一组关节中各个关节对应的臂长，计算机器人末端在机器人基坐标系上的第三坐标；

将上述步骤S301中的第一方程组即(1)式做变换，即可得到ox(i)与oy(i)的表达式，如下式(14)所示：

根据上述步骤S304中求得的结果，以及利用获取到的多个第一测量数据，假设获取到的第一测量数据的数量为n个，对ox(i)和oy(i)求平均值，即可得到下式：

再根据上述步骤S304中得到的所述第一组关节中各个关节对应的臂长，即第二臂长和第四臂长，可得到机器人末端在机器人基坐标系上的坐标即第三坐标(X(i),Y(i))，如下式(16)所示：

S402：将所述第一坐标转换到机器人基坐标系上，得到第四坐标；

将上述步骤S201中获取到的第一坐标(x(i),y(i))转换到机器人基坐标上，得到的坐标即为第四坐标，将第四坐标记为(X’(i),Y’(i))，得到的第四坐标如下式(17)所示：

S403：计算所述第三坐标和所述第四坐标的误差，得到第一标定误差。

由于第三坐标和第四坐标都是在机器人末端在机器人基坐标系上的坐标，因此可以根据这两个坐标值来计算第一标定误差。

如果所述第一标定误差在第一预设范围之内，则执行以下步骤S203，即根据标定的第一零点，控制第一零点对应的轴回到零点位置。其中，第一预设范围可根据需要设定。

如果所述第一标定误差在第一预设范围之外，则回到步骤S201，重新获取多个第一组关节运动时的多个第一测量数据，并根据第一测量数据重新计算第一组关节所对应的转动臂的臂长，以及第一零点偏差角度，直到第一标定误差符合预设的要求。

S203：根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点对应的轴回到零点位置。

本实施例中，由于第一零点指的是四轴零点，因此将控制四轴零点所对应的轴即四轴回到零点位置，完成四轴零点的标定。

S204：获取机器人第二组关节运动时的多个第二测量数据，所述第二测量数据包括第二组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第二坐标；其中，所述第二组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节，且所述第二组关节与所述第一组关节所包括的两个关节不完全相同。

根据上述步骤S201-S202可得到第一组关节中的两个关节所对应的臂长和第一零点，那么还要求出第一关节、第二关节和第四关节中的另一个关节对应的臂长，以及另一个零点。

由于需要两个关节的测量数据才可计算出关节所对应的臂长及相应的零点，因此将获取第二组关节的测量数据进行标定。其中，第二组关节为第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节，但不能与第一组关节完全相同。由于上述步骤中选取的第一组关节为第二关节和第四关节所组成，因此在本实施例中，可选取第一关节和第二关节组成第二组关节，以便计算第一臂长以及二轴零点。

S205：利用获取到的多个第二测量数据标定所述第二组关节中各个关节对应的臂长以及第二零点偏差角度。

步骤S205的计算过程与上述步骤S202中计算第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度的过程相似，在此不赘述。

本实施例通过获取多个第一测量数据和第二测量数据，采用了多点法分别计算第一组关节和第二组关节运动时各个关节所对应的角度及第一零点偏差角度和第二零点，由于测量数据不需要与孔位对准，能够有效的避免挤压变形，从而使得臂长和零点的标定精度得以提升，而臂长和零点的标定精度又影响着SCARA机器人的绝对定位精度，因此SCARA机器人的绝对定位精度也随之得到提升。

实施例二：

如图5所示，图5为本发明另一实施例提供的一种SCARA机器人机械参数的标定方法的流程示意图，在获取机器人第一测量数据和第二测量数据之前，还可以包括对机器人的减速比进行标定的过程，从而便于根据所标定的减速比进行角度采集。其中，所述减速比的标定过程包括：

S206：控制机器人的指定关节进行运动，并记录所述指定关节运动时所形成的圆弧轨迹的起始点坐标、中间点坐标、终点坐标以及所述指定关节电机转动的角度。

其中，所述指定关节可以是第一关节、第二关节以及第四关节中的任意一个，在控制指定关节进行运动时，其他关节应当保持不动。假设记录的起始点坐标为(X1,Y1)、中间坐标为(X2,Y2)、终点坐标为(X3,Y3)，以及所述指定关节电机转动的角度为Q。

S207：根据所述起始点坐标、中间点坐标、终点坐标计算所述指定关节实际转动的角度。

进一步地，所述根据所述起始点坐标、中间点坐标、终点坐标计算所述指定关节实际转过的角度，包括以下步骤A1-A2：

A1：根据所述起始点坐标、中间点坐标和终点坐标，计算所述圆弧轨迹的圆心坐标；

假设圆心坐标为(X0,Y0)，则根据所记录的起始点坐标、中间点坐标、终点坐标可得到下式：

根据上述(18)式可求得圆弧轨迹的圆心坐标。

A2：根据得到的圆心坐标计算所述指定关节实际转过的角度。

在得到了圆心坐标之后，再利用圆心坐标以及起始点坐标、中间点坐标和终点坐标，即可得到所述指定关节实际转过的角度q。

S208：计算指定关节电机转动的角度与指定关节实际转动的角度的比值，得到的比值即为所述指定关节的减速比。

其中，指定关节的减速比Ra定义为：Ra＝Q/q，即指定关节电机转动的角度与指定关节实际转动的角度的比值。由于减速比的标定精度也会对SCARA机器人的绝对定位精度造成影响，因此提高减速比标定的精度，能够提高SCARA机器人的绝对定位精度。

另外，在本申请中，当对机器人的臂长标定完成后，可以对机器人的绝对定位精度进行检测，检测机器人的绝对定位精度，如果所述绝对定位精度在第二预设范围之内，则结束标定。

可通过检测SCARA机器人的绝对定位精度，来判断是否结束要标定。当检测到的绝对定位精度在第二预设范围之内时，说明标定的结果已经符合要求，则可以结束标定。

本实施例通过获取指定关节运动时的起始点坐标、中间点坐标以及终点坐标，利用三点法计算指定关节的减速比，从而完成减速比的标定，相较于仅用两点(即起始点和终点)计算减速比，三点法能够达到更高的标定精度；并且由于减速比的标定精度会对SCARA机器人的绝对定位精度产生影响，因此在减速比标定精度提高的同时，SCARA机器人的绝对定位精度也将进一步提高。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例三：

图6为本发明一实施例提供的一种SCARA机器人机械参数的标定装置的示意图，包括第一数据获取模块601、第一计算模块602、控制模块603、第二数据获取模块604以及第二计算模块605。其中：

第一数据获取模块601，用于获取机器人第一组关节运动时的多个第一测量数据，所述第一测量数据包括第一组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第一坐标；其中，所述第一组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节。

第一计算模块602，用于利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

进一步地，所述第一计算模块602包括：

第一处理单元6021，用于根据获取到的多个第一测量数据，并利用数位板坐标系和机器人基坐标系的映射关系，得到与所述第一组关节中各个关节对应的臂长相关的第一方程组；

第二处理单元6022，用于对所述第一方程组进行变量代换、变换、累加及求平均值，得到齐次线性方程组；

第三处理单元6023，用于对所述齐次线性方程组进行奇异值分解，得到所述齐次线性方程组的解；

第四处理单元6024，用于根据所述齐次线性方程组的解标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

控制模块603，用于根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点对应的轴回到零点位置。

第二数据获取模块604，用于获取机器人第二组关节运动时的多个第二测量数据，所述第二测量数据包括第二组关节运动时各个关节对应的角度、以及机器人末端在数位板坐标系上的第二坐标；其中，所述第二组关节包括机器人的第一关节、第二关节和第四关节中的任意两个关节，且所述第二组关节与所述第一组关节所包括的两个关节不完全相同。

第二计算模块605，用于利用获取到的多个第二测量数据标定所述第二组关节中各个关节对应的臂长以及第二零点偏差角度。

优选地，所述装置还包括标定误差计算模块606、第三数据获取模块607、角度计算模块608、减速比计算模块609、绝对定位精度检测模块610。其中：

标定误差计算模块606，用于计算第一标定误差，并判断所述第一标定误差是否在第一预设范围之内；如果所述第一标定误差在第一预设范围之内，则根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点对应的轴回到零点位置。

进一步地，所述标定误差计算模块606包括：

第三坐标计算单元6061，用于根据得到的所述第一组关节中各个关节对应的臂长，计算机器人末端在机器人基坐标系上的第三坐标；

第四坐标计算单元6062，用于将所述第一坐标转换到机器人基坐标系上，得到第四坐标；

标定误差计算单元6063，用于计算所述第三坐标和所述第四坐标的误差，得到第一标定误差。

第三数据获取模块607，用于控制机器人的指定关节进行运动，并记录所述指定关节运动时所形成的圆弧轨迹的起始点坐标、中间点坐标、终点坐标以及所述指定关节电机转动的角度。

角度计算模块608，用于根据所述起始点坐标、中间点坐标、终点坐标计算所述指定关节实际转动的角度。

进一步地，所述角度计算模块608包括：

圆心坐标计算单元6081，用于根据所述起始点坐标、中间点坐标和终点坐标，计算所述圆弧轨迹的圆心坐标；

角度计算单元6082，用于根据得到的圆心坐标计算所述指定关节实际转过的角度。

减速比计算模块609，用于计算指定关节电机转动的角度与指定关节实际转动的角度的比值，得到的比值即为所述指定关节的减速比。

绝对定位精度检测模块610，用于检测机器人的绝对定位精度，如果所述绝对定位精度在第二预设范围之内，则结束标定。

实施例四：

图7是本发明一实施例提供的一种SCARA机器人的示意图。如图7所示，该实施例的SCARA机器人7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72，例如SCARA机器人机械参数的标定程序。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个SCARA机器人机械参数的标定方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S201至S205。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块601至605的功能。

示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述终端设备7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成第一数据获取模块、第一计算模块、控制模块、第二数据获取模块和第二计算模块，各模块具体功能如下：

控制模块，用于根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点对应的轴回到零点位置；

所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器71可以是所述终端设备7的内部存储单元，例如终端设备7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端设备7的外部存储设备，例如所述终端设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种SCARA机器人机械参数的标定方法，其特征在于，包括：

利用获取到的多个第一测量数据，结合数位板坐标系和机器人基坐标系的映射关系，采用多点法标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

2.根据权利要求1所述的SCARA机器人机械参数标定方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据标定的第一零点偏差角度，控制第一零点偏差角度对应的轴回到零点位置；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在利用获取到的多个第二测量数据标定所述第二组关节中各个关节对应的臂长以及第二零点偏差角度的步骤之后，还包括：

检测机器人的绝对定位精度；

如果所述绝对定位精度在第二预设范围之内，则结束标定；

如果机器人绝对定位精度超出第二预设范围，则进入获取机器人第一组关节运动时的多个第一测量数据的步骤，对所述SCARA机器人进行多次标定，直到所述绝对定位精度满足第二预设范围。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度，包括：

根据获取到的多个第一测量数据，并利用数位板坐标系和机器人基坐标系的映射关系，得到与所述第一组关节中各个关节对应的臂长相关的第一方程组；

对所述第一方程组进行变量代换、变换、累加及求平均值，得到齐次线性方程组；

对所述齐次线性方程组进行奇异值分解，得到所述齐次线性方程组的解；

根据所述齐次线性方程组的解标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述利用获取到的多个第一测量数据标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度之后，还包括：

计算第一标定误差，并判断所述第一标定误差是否在第一预设范围之内；

如果所述第一标定误差在第一预设范围之内，则根据标定的第一零点，控制第一零点对应的轴回到零点位置。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算第一标定误差包括：

根据得到的所述第一组关节中各个关节对应的臂长，计算机器人末端在机器人基坐标系上的第三坐标；

将所述第一坐标转换到机器人基坐标系上，得到第四坐标；

计算所述第三坐标和所述第四坐标的误差，得到第一标定误差。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制机器人的指定关节进行运动，并记录所述指定关节运动时所形成的圆弧轨迹的起始点坐标、中间点坐标、终点坐标以及所述指定关节电机转动的角度；

根据所述起始点坐标、中间点坐标、终点坐标计算所述指定关节实际转动的角度；

计算指定关节电机转动的角度与指定关节实际转动的角度的比值，标定所述指定关节的减速比。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始点坐标、中间点坐标、终点坐标计算所述指定关节实际转过的角度，包括：

根据所述起始点坐标、中间点坐标和终点坐标，计算所述圆弧轨迹的圆心坐标；

根据得到的圆心坐标、起点坐标和终点坐标，计算所述指定关节实际转过的角度。

9.一种SCARA机器人机械参数的标定装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于利用获取到的多个第一测量数据，采用多点法标定所述第一组关节中各个关节对应的臂长以及第一零点偏差角度；

第二计算模块，用于利用获取到的多个第二测量数据，采用多点法标定所述第二组关节中各个关节对应的臂长以及第二零点偏差角度。

10.一种SCARA机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述SCARA机器人机械参数的标定方法的步骤。

11.一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如权利要求1至8任一项所述SCARA机器人机械参数的标定方法的步骤。