CN111267092A - 标定机器人工具坐标系的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标定机器人工具坐标系的方法和系统。该方法包括：根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。达到了提高标定工具坐标系的精度的效果。

Description

标定机器人工具坐标系的方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及机器人应用技术领域，尤其涉及一种标定机器人工具坐标系的方法和系统。

背景技术

随着工业自动化的迅速发展，利用机器人提高工业自动化程度也越来越重要。

目前，在利用机器人执行工业化生产时，针对不同的工作任务，需要在机器人末端法兰盘上安装不同的执行器，例如，吸盘、焊枪、电主轴、铣刀等，机器人在执行运动指令时，是以工具坐标系作为参考，工具坐标系的精度直接影响机器人工作的质量。在更换执行器时，需要对执行器的工具坐标系进行标定。目前针对工具坐标系进行标定的方法为机器人操作人员一般在机器人操作空间中放置一个尖状的参考物，使用手动的方式，示教四个点。利用“四点标定法”标定机器人工具中心点；再分别在X向和Z向示教一点，标定机器人的工具坐标系的姿态，最终得到完整的工具坐标系。

然而，目前标定工具坐标系的方法通过人眼来判断执行器末端上一参考点每次是否与尖状参照物重合，受操作人员水平的影响，标定的结果存在较大差异，一致性差。

发明内容

本发明实施例提供一种标定机器人工具坐标系的方法和系统，以实现提高标定工具坐标系的精度的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种标定机器人工具坐标系的方法，包括：

根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；

控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；

基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；

基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。

可选的，所述基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，包括：

控制机器人的末端执行器同时打断所述传感器接收的第一光束和第二光束，记录所述末端执行器的第一位置点；

基于所述第一位置点在所述第一平面选择一个方向作为工具坐标系的第一轴方向，将所述末端执行器沿所述第一轴方向移动第一预设距离，记录所述末端执行器的第二位置点；

控制所述末端执行器在第一平面内围绕所述第一位置点做第一预设运动对所述第一光束和第二光束进行切割，以获取所述末端执行器基于所述第一预设运动路径的多个第一位姿，基于多个所述第一位姿得到第一基点；

将所述末端执行器从所述第一位置点沿垂直所述第一平面的方向移动第二预设距离，控制所述末端执行器在第一平面内围绕所述第一位置点做第一预设运动对所述第一光束和第二光束进行打断，以获取所述末端执行器基于所述第一预设运动路径的多个第二位姿，基于多个所述第二位姿得到第二基点；

将所述第二位置点、所述第一基点和所述第二基点作为所述标定参数以标定所述工具坐标系的姿态。

可选的，所述第一预设运动是以所述第一位置点为圆心、第一半径和第一速度进行的第一圆周运动。

可选的，所述第二位置点包括第一坐标，所述第一基点包括第二坐标，所述第二基点包括第三坐标，所述将所述第二位置点、所述第一基点和所述第二基点作为所述标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，包括：

根据所述第一坐标和预设原点得到第一向量；

根据所述第二坐标和所述预设原点得到第二向量；

根据所述第三坐标和所述预设原点得到第三向量；

基于所述第一向量、所述第二向量和所述第三向量得到工具坐标系姿态的旋转矩阵；

基于所述旋转矩阵修改初始工具坐标系的姿态数据。

可选的，所述基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定，包括：

基于所述工具坐标系的姿态与所述工件坐标系的旋转矩阵控制所述末端执行器与所述第一光束和所述第二光束形成的第一平面垂直；

控制所述末端执行器同时打断传感器的所述第一光束和所述第二光束；

控制所述末端执行器做第二预设运动得到多个第三位姿；

基于多个所述第三位姿得到第三基点；

控制所述末端执行器沿着所述工具坐标系的第一轴正方向、第一轴负方向、第三轴正方向、第三轴负方向摆动相同角度，分别做第二预设运动得到多个第四基点；

基于所述第三基点和多个所述第四基点标定所述末端执行器的工具中心点。

可选的，所述第二预设运动是以所述末端执行器同时打断所述第一光束和所述第二光束的第三位置点为第二圆心、第二半径和第二速度进行的第二圆周运动。

可选的，所述基于所述第三基点和多个所述第四基点标定所述末端执行器的工具中心点，包括：

基于所述第三基点和多个所述第四基点得到多组数据；

在所述多组数据中筛选标定的平均误差最小的工具坐标系原点数据；

对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到所述工具中心点。

可选的，在所对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到所述工具中心点之前，包括：

判断所述工具坐标系标定的平均误差是否小于预设误差；

如果所述工具坐标系的平均误差小于预设误差，则对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到工具中心点；

如果所述工具坐标系的平均误差不小于预设误差，则重新标定所述末端执行器的工具中心点。

可选的，在所述如果所述工具坐标系的平均误差不小于预设误差，则重新标定所述末端执行器的工具中心点之前，包括：

判断重试次数是否大于等于预设次数；

如果所述重试次数大于等于所述预设次数，则提示标定失败；

如果所述重试次数小于所述预设次数，则重新进行标定所述末端执行器的工具中心点。

第二方面，本发明实施例提供了一种标定机器人工具坐标系的系统，包括：

机器人，所述机器人包括末端法兰盘，在所述末端法兰盘上有末端执行器；

传感器，用于接收第一光束和第二光束，所述传感器在第一光束和/或第二光束被末端执行器打断时产生感测信号，第一光束和第二光束相交定义第一平面，所述第一平面用于建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系；

数据处理模块，所述数据处理模块与所述传感器连接，用于基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，所述数据处理模块基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定；

机器人控制器，所述机器人控制器与所述数据处理模块电连接，用于根据所述标定参数控制所述末端执行器在所述第一平面内运动打断第一光束和/或第二光束。

本发明实施例通过根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；

控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定，解决了通过人眼导致标定结果一致性差的问题，实现提高标定工具坐标系的精度的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图；

图3是本发明实施例二提供的多个第一位姿的示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图；

图5是本发明实施例三提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图；

图6是本发明实施例三提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图；

图7是本发明实施例三提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图；

图8是本发明实施例四提供的一种标定机器人工具坐标系的系统的结构示意图。

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。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“批量”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图，本实施例可适用于对机器人的末端执行器的工具坐标系标定的场景，该方法可以由标定机器人工具坐标系的系统来执行，具体包括如下步骤：

S110、根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交。

其中，传感器是指能感应光线的传感器，例如垂直激光对射传感器，此处对于传感器的具体类型不作限制。第一光束和第二光束在同一平面上且相交，优选的，第一光束和第二光束相交且垂直。第一平面是指第一光束和第二光束共同的平面。优选的，工件坐标系的XOY面与第一平面平行，工件坐标系的Z轴垂直于第一平面。

在一代替实施例中，还可以增加第三光束，第一光束、第二光束和第三光束相交于一点，得到的结果更加准确。

S120、控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号。

其中，运动的参数可以提前预先在数据处理模块中提前设置好，实现末端执行器自动标定。运动的参数包括运动速度，运动路径等，此处不作限制。具体的，末端执行器在做运动时，会对第一光束和第二光束进行切割以得到感测信号。传感器的初始状态是接收第一光束和第二光束的信号。当末端执行器在运动的过程中会打断第一光束，传感器触发上升沿产生信号，当离开时又重新接收到第一光束的信号，则又触发下降沿产生信号。

S130、基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态。

其中，标定参数是指用于标定工具坐标系的姿态的参数。具体的，根据第运动的速度以及传感器感测信号的变化图，可以得出多个点的位置，从而得到多个点的交点位置。根据多个交点位置完成对工具坐标系的姿态的标定。

S140、基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。

其中，对末端执行器的工具中心点进行标定是通过调整末端执行器的不同姿态从而进行计算。具体的，有四点法、五点发、六点法等，此处不作限制。具体的，对工具中心点进行标定是指就是得出工具中心点，即末端执行器的末端相对于法兰盘中心点的旋转矩阵，而法兰盘中心点在出厂时相对于基坐标系的旋转矩阵已经确定，则可以得到末端执行器的末端相对于基坐标系的旋转矩阵。

本发明实施例的技术方案，通过根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。本技术方案通过产生感测信号的多个位置得到交点，不需要通过人眼去判断，产生电信号的位置是准确的，因此得出的交点也是准确的，解决了通过人眼导致标定结果一致性差的问题，实现提高标定工具坐标系的精度的效果。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图。本实施例是在上述技术方案的进一步细化，适用于通过标定参数对工具坐标系的姿态进行标定的场景。该方法可以由标定机器人工具坐标系的系统执行，包括：

S210、控制机器人的末端执行器同时打断所述传感器接收的第一光束和第二光束，记录所述末端执行器的第一位置点。

其中，控制末端执行器同时打断第一光束和第二光束通过手动控制。具体的，操作机器人将末端执行器的末端同时打断第一光束和第二光束，记录此时的第一位置点。第一位置点的位置基于基坐标系确定或工件坐标系确定。优选的，第一位置点的位置基于基坐标系确定。

S220、基于所述第一位置点在所述第一平面选择一个方向作为工具坐标系的第一轴方向，将所述末端执行器沿所述第一轴方向移动第一预设距离，记录所述末端执行器的第二位置点。

其中，第一轴方向是指工具坐标系的X轴或Z轴，此处不作限制。优选的，第一轴方向为工具坐标系的X轴。为了方便理解，以下实施例的第一轴均为X轴。具体的，第一轴方向以第一位置点为起点的方向。优选的，第一轴方向与工件坐标系中的轴方向一致。例如，第一轴方向为X轴时，第一轴的方向可以和工件坐标系的X轴方向一致，以降低标定的复杂程度。以第一位置点为起点，第二位置点的为终点的方向就是第一轴方向，即X轴方向。

S230、控制所述末端执行器在第一平面内围绕所述第一位置点做第一预设运动对所述第一光束和第二光束进行切割，以获取所述末端执行器基于所述第一预设运动路径的多个第一位姿，基于多个所述第一位姿得到第一基点。

参考图3，图3为多个第一位姿的示意图。第一位姿紧贴第一光束或第二光束，第一光束或第二光束的两边都有第一位姿。

其中，第一预设运动可以是椭圆运动、也可以方形运动，还可以是圆周运动。优选的，第一预设运动为圆周运动。第一圆周运动的速度、半径和圆心都可以预先在数据处理模块中提前设置好，以实现自动标定工具坐标系。具体的，第一预设运动是以所述第一位置点为圆心、第一半径和第一速度进行的第一圆周运动。在进行第一预设运动的过程中，会对第一光束和第二光束切割，在打断和离开第一光束或第二光束时，会产生电信号。第一位姿是指产生电信号的位置。具体的，如果只有两个光束，则第一位姿的有8个。第一基点是指多个第一位姿的交点。

S240、将所述末端执行器从所述第一位置点沿垂直所述第一平面的方向移动第二预设距离，控制所述末端执行器在第一平面内围绕所述第一位置点做第一预设运动对所述第一光束和第二光束进行打断，以获取所述末端执行器基于所述第一预设运动路径的多个第二位姿，基于多个所述第二位姿得到第二基点。

其中，第二预设距离需要保证在安全范围内，以避免移动过程中发生碰撞。同样的，第二预设距离可以预先设定，从而实现自动移动。第二位姿是指产生感测信号的位置，第二基点是指多个第二位姿的交点。

S250、将所述第二位置点、所述第一基点和所述第二基点作为所述标定参数以标定所述工具坐标系的姿态。

具体的，将所述第二位置点、所述第一基点和所述第二基点作为所述标定参数以标定所述工具坐标系的姿态的步骤如下：

第二位置点包括第一坐标，第一基点包括第二坐标，第二基点包括第三坐标。其中，第一坐标、第三坐标可以基于基坐标系确定，也可以基于工件坐标系确定。优选的，第一坐标、第二坐标、第三坐标基于基坐标系确定。需要注意的是，在标定过程中，需要统一使用基坐标系或工件坐标系。

根据所述第一坐标和预设原点得到第一向量；根据所述第二坐标和预设原点得到第二向量；根据所述第三坐标和预设原点得到第三向量；基于所述第一向量、所述第二向量和所述第三向量得到工具坐标系姿态的旋转矩阵；基于所述旋转矩阵修改初始工具坐标系的姿态数据。

在本实施例中，预设原点是指基坐标系或工件坐标系的原点。具体的，如果第一坐标、第二坐标和第三坐标是基于基坐标系确定的，则预设原点为基坐标系的原点；如果第一坐标、第二坐标和第三坐标是基于工件坐标系确定的，则预设原点为工件坐标系的原点。假设第一坐标为P0，第二坐标为P1、第三坐标为P3，则可以得到第一向量

第二向量

和第三向量

由于第一轴方向已确定，以第一轴为X轴为例，则工具坐标系的Z轴方向向量

而工具坐标系XOZ平面一向量

根据矢量的叉乘原理可以得到Y轴的方向向量

再通过坐标系的正交性得到X轴的方向向量

因而得到工具坐标系的旋转矩阵

本发明实施例的技术方案，通过根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。本技术方案通过产生感测信号的多个位置得到交点，不需要通过人眼去判断，产生电信号的位置是准确的，因此得出的交点也是准确的，解决了通过人眼导致标定结果一致性差的问题，实现提高标定工具坐标系的精度的效果。

实施例三

图4是本发明实施例三提供的一种标定机器人工具坐标系的方法的流程图。本实施例是在上述技术方案的进一步细化，适用于对工具坐标系的工具中心点进行标定的场景。该方法可以由标定机器人工具坐标系的系统执行，包括：

S310、基于所述工具坐标系的姿态与所述工件坐标系的旋转矩阵控制所述末端执行器与所述第一光束和所述第二光束形成的第一平面垂直。

具体的，末端执行器和第一平面垂直，而工件坐标系与第一平面平行或在第一平面上，因此末端执行器也与工件坐标系垂直。

S320、控制所述末端执行器同时打断传感器的所述第一光束和所述第二光束。

S330、控制所述末端执行器做第二预设运动得到多个第三位姿。

具体的，第二预设运动的类型和第一预设运动的类型一致。例如第一预设运动为圆周运动，第二预设运动也为圆周运动。优选的，第一预设运动和第二预设运动的参数一致。优选的，第二预设运动是以所述末端执行器同时打断所述第一光束和所述第二光束的第三位置点为第二圆心、第二半径和第二速度进行的第二圆周运动。第二半径与第一半径的大小可以一致，也可以不一致，此处不作限制。优选的，第一半径和第二半径一致。第二速度和第一速度可以一致，也可以不一致，此处不作限制。在进行第二预设运动的过程中，会对第一光束和第二光束切割，在打断和离开第一光束或第二光束时，会产生电信号。第三位姿是指在第二预设运动中产生电信号的位置。

S340、基于多个所述第三位姿得到第三基点。

其中，第三基点是指多个第三位姿的交点。

S350、控制所述末端执行器沿着所述工具坐标系的第一轴正方向、第一轴负方向、第三轴正方向、第三轴负方向摆动相同角度，分别做第二预设运动得到多个第四基点。

其中，第一轴方向为工具坐标系的X轴，第三轴方向为工具坐标系的Y轴。摆动相同角度是指末端执行器与X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向的角度一致。具体的，沿X轴正方向摆动角度后做一次第二预设运动得到多个第四位姿，再根据多个第四位姿得到一个第四基点。再通过向X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向摆动相同角度后各做一次第二预设运动，最终得到多个第四基点。

S360、基于所述第三基点和多个所述第四基点标定所述末端执行器的工具中心点。

参考图5，步骤S360具体包括：

S370、基于所述第三基点和多个所述第四基点得到多组数据。

具体的，由空间几何关系可得到，每个姿态下机器人工具轴向汇交于垂直第一光束和第二光束交的点，因此可以得到：

其中，

分别表示第i个点时，法兰盘中心点的工具坐标系{E}相对工件坐标系{W}的旋转矩阵和平移矩阵；^Wp_tcp表示tcp点相对工件坐标系{W}的位置信息矩阵；^Ep_tcp表示tcp点相对法兰盘中心点工具坐标系{E}的位置信息矩阵。

工具中心点(tool centre position，TCP)相对于工件坐标系{W}的位置信息矩阵是固定的，因此可以得到：

利用最小二乘法求解上述超正定方程，得到：

求解可以得到24组TCP坐标值，然后将多个第四基点按照顺序全排列，可以得到24组数据。

S380、在所述多组数据中筛选标定的平均误差最小的工具坐标系原点数据。

具体的，结合以下公式计算得出每一组对应的平均误差：

选择平均误差最小的一组TCP坐标值作为工具坐标系原点的坐标。

S390、对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到所述工具中心点。

具体的，步骤S380得到的坐标相对于末端执行器的末端在Z向存在偏移距离，则对Z向进行补偿，补偿的具体步骤如下：

调整六轴工业机器人姿态，使得末端执行器的工具坐标系Z轴与第一平面垂直，控制末端执行器打断第一光束和第二光束，记录当前机器人位置P_Z1，控制六轴工业机器人沿工具坐标系Z向移动，记录所述垂直激光对射传感器接通时机器人位置P_Z2。机器人位置P_Z1与机器人位置P_Z2的Z向差值ΔZ，即为工具坐标系的Z向补偿量，ΔZ＝P_Z1·Z-P_Z2·Z。

参考图6，可选的，在步骤S390之前，包括：

S381、判断所述工具坐标系标定的平均误差是否小于预设误差。

具体的，如果所述工具坐标系的平均误差小于预设误差，则执行步骤S390、对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到工具中心点。如果所述工具坐标系的平均误差不小于预设误差，则执行步骤S383、重新标定所述末端执行器的工具中心点。

S383、重新标定所述末端执行器的工具中心点。

参考图7，可选的，在步骤S383之前，包括：

S382、判断重试次数是否大于等于预设次数。

如果所述重试次数小于所述预设次数，则执行步骤S383、重新进行标定所述末端执行器的工具中心点。

如果重试次数大于等于所述预设次数，则执行步骤S384、提示标定失败。

本发明实施例的技术方案，通过根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。本技术方案通过产生感测信号的多个位置得到交点，不需要通过人眼去判断，产生电信号的位置是准确的，因此得出的交点也是准确的，解决了通过人眼导致标定结果一致性差的问题，实现提高标定工具坐标系的精度的效果。

实施例四

图8是本发明实施例四提供的一种标定机器人工具坐标系的系统的结构示意图，本实施例可适用于对机器人的末端执行器的工具坐标系标定的场景，该系统的具体结构如下：

如图8所示，本实施例提供的标定机器人工具坐标系的系统包括机器人410、传感器420、数据处理模块430和机器人控制器440。其中：

所述机器人410包括末端法兰盘411，在所述末端法兰盘411上有末端执行器412。

可选的，末端执行器412的末端部分呈中心对称形状。

传感器420用于接收第一光束和第二光束，所述传感器在第一光束和/或第二光束被末端执行器打断时产生感测信号，第一光束和第二光束相交定义第一平面，所述第一平面用于建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系。

具体的，传感器420固定安装在机器人410的可操作空间范围内。在传感器420接收第一光束和第二光束的第一平面上建立工件坐标系，作为标定工具坐标系的参考坐标系。

所述数据处理模块430与所述传感器420连接，用于基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，所述数据处理模块430基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。

具体的，第一光束和第二光束两路输出信号接入到数据处理模块430中。可选的，数据处理模块430上具有工业总线通信接口、人机交互按钮、数据显示屏等其中的一项或多项。

具体的，在数据处理模块430提前输入参数，例如提前输入运动的参数，运动的参数包括运动速度、运动路径等。当手动示教好末端执行器412后，就可以直接启动程序，机器人410就能自动进行工具坐标系的标定。

所述机器人控制器440与所述数据处理模块430电连接，用于根据所述标定参数控制所述末端执行器412在所述第一平面内运动打断第一光束和/或第二光束。

该标定机器人410工具坐标系的系统可以执行标定机器人410工具坐标系的方法，该方法包括：

根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；

控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；

基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；

基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。

本发明实施例所提供的标定机器人工具坐标系的系统可执行本发明任意实施例所提供的标定机器人工具坐标系的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。本实施例中未详尽描述的内容可以参考本发明任意方法实施例中的描述。

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)

1.一种标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，包括：

根据传感器接收的第一光束和第二光束定义第一平面，根据所述第一平面建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系，所述第一光束和第二光束相交；

控制机器人的末端执行器在所述第一平面内运动，以切割所述第一光束和所述第二光束使传感器产生感测信号；

基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态；

基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定。

2.如权利要求1所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，所述基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，包括：

控制机器人的末端执行器同时打断所述传感器接收的第一光束和第二光束，记录所述末端执行器的第一位置点；

基于所述第一位置点在所述第一平面选择一个方向作为工具坐标系的第一轴方向，将所述末端执行器沿所述第一轴方向移动第一预设距离，记录所述末端执行器的第二位置点；

控制所述末端执行器在所述第一平面内围绕所述第一位置点做第一预设运动对所述第一光束和第二光束进行切割，以获取所述末端执行器基于所述第一预设运动路径的多个第一位姿，基于多个所述第一位姿得到第一基点；

将所述末端执行器从所述第一位置点沿垂直所述第一平面的方向移动第二预设距离，控制所述末端执行器在第一平面内围绕所述第一位置点做第一预设运动对所述第一光束和第二光束进行打断，以获取所述末端执行器基于所述第一预设运动路径的多个第二位姿，基于多个所述第二位姿得到第二基点；

将所述第二位置点、所述第一基点和所述第二基点作为所述标定参数以标定所述工具坐标系的姿态。

3.如权利要去2所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，所述第一预设运动是以所述第一位置点为圆心、第一半径和第一速度进行的第一圆周运动。

4.如权利要求2所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，所述第二位置点包括第一坐标，所述第一基点包括第二坐标，所述第二基点包括第三坐标，所述将所述第二位置点、所述第一基点和所述第二基点作为所述标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，包括：

根据所述第一坐标和预设原点得到第一向量；

根据所述第二坐标和所述预设原点得到第二向量；

根据所述第三坐标和所述预设原点得到第三向量；

基于所述第一向量、所述第二向量和所述第三向量得到工具坐标系姿态的旋转矩阵；

基于所述旋转矩阵修改初始工具坐标系的姿态数据。

5.如权利要求1所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，所述基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定，包括：

基于所述工具坐标系的姿态与所述工件坐标系的旋转矩阵控制所述末端执行器与所述第一光束和所述第二光束形成的第一平面垂直；

控制所述末端执行器同时打断传感器的所述第一光束和所述第二光束；

控制所述末端执行器做第二预设运动得到多个第三位姿；

基于多个所述第三位姿得到第三基点；

控制所述末端执行器沿着所述工具坐标系的第一轴正方向、第一轴负方向、第三轴正方向、第三轴负方向摆动相同角度，分别做第二预设运动得到多个第四基点；

基于所述第三基点和多个所述第四基点标定所述末端执行器的工具中心点。

6.如权利要求5所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，所述第二预设运动是以所述末端执行器同时打断所述第一光束和第二光束的第三位置点为第二圆心、第二半径和第二速度进行的第二圆周运动。

7.如权利要求5所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，所述基于所述第三基点和多个所述第四基点标定所述末端执行器的工具中心点，包括：

基于所述第三基点和多个所述第四基点得到多组数据；

在所述多组数据中筛选标定的平均误差最小的工具坐标系原点数据；

对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到所述工具中心点。

8.如权利要求7所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，在所对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到所述工具中心点之前，包括：

判断所述工具坐标系标定的平均误差是否小于预设误差；

如果所述工具坐标系的平均误差小于预设误差，则对所述工具坐标系原点数据进行补偿得到工具中心点；

如果所述工具坐标系的平均误差不小于预设误差，则重新标定所述末端执行器的工具中心点。

9.如权利要求8所述的标定机器人工具坐标系的方法，其特征在于，在所述如果所述工具坐标系的平均误差不小于预设误差，则重新标定所述末端执行器的工具中心点之前，包括：

判断重试次数是否大于等于预设次数；

如果所述重试次数大于等于所述预设次数，则提示标定失败；

如果所述重试次数小于所述预设次数，则重新进行标定所述末端执行器的工具中心点。

10.一种标定机器人工具坐标系的系统，其特征在于，包括：

机器人，所述机器人包括末端法兰盘，在所述末端法兰盘上有末端执行器；

传感器，用于接收第一光束和第二光束，所述传感器在第一光束和/或第二光束被末端执行器打断时产生感测信号，第一光束和第二光束相交定义第一平面，所述第一平面用于建立工件坐标系作为标定工具坐标系的参考坐标系；

数据处理模块，所述数据处理模块与所述传感器连接，用于基于所述感测信号得到标定参数以标定所述工具坐标系的姿态，所述数据处理模块基于所述工具坐标系的姿态对所述末端执行器的工具中心点进行标定；

机器人控制器，所述机器人控制器与所述数据处理模块电连接，用于根据所述标定参数控制所述末端执行器在所述第一平面内运动打断第一光束和/或第二光束。

Images