CN111421542A - 机器人末端夹具的工具中心点位姿计算方法及控制方法 - Google Patents

机器人末端夹具的工具中心点位姿计算方法及控制方法 Download PDF

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CN111421542A CN202010258331.0A CN202010258331A CN111421542A CN 111421542 A CN111421542 A CN 111421542A CN 202010258331 A CN202010258331 A CN 202010258331A CN 111421542 A CN111421542 A CN 111421542A
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Abstract

本发明涉及机器人末端夹具的工具中心点位姿计算方法及控制方法。所述控制方法，包括：⑴安装辅助尖点，通过四点法计算辅助尖点TCP；⑵选取一平面作为标定平面，按照要求选取几个采集点；⑶移动机器人，使辅助尖点分别位于采集点上，并记录机器人位姿数据；⑷机器人抓取工件不放，按照指定位姿放置于坐标系中；⑸记录机器人位姿，计算最终TCP位姿。

Description

机器人末端夹具的工具中心点位姿计算方法及控制方法
技术领域
本发明涉及自动化工业中机器人标定技术领域，特别涉及一种机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法及控制方法。
背景技术
常规的机器人工具中心点方法都为标定末端尖点，依靠机器人在多个不同姿态时，使得末端尖点对准空间一固定的尖点来标定。如焊接机器人的末端焊丝、喷枪、或其他工具点为尖点末端的工具。
而对于末端工具为夹具的机器人，目前则没有有效的手段去标定夹具的工具中心。依靠纯机械设计的结构去预估的中心又受到了加工、安装等的影响，不准确，且夹具必须在抓取工件时对抓取物有二次定位功能。
在机器人智能化码垛应用中，传统的示教放置点已不再适用，最终工件放置位置依靠上位机计算生成。但仅确定在世界坐标系下工件的放置位置，并不能直接计算出机器人的放置姿态，完成此过程需要得到抓取工件后，工件的工具中心点位姿。同样，通过离线编程导出机器人轨迹同样需要计算得到工具中心点位姿。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中夹具夹取工件后，难以计算工具中心点的问题，而提供一种减少标定难度，标定中采集抓取工件姿态时，不需指定必须准确选取工件上某一抓取位置，抓取位置标定后，只需要后续工作时保持夹爪与工件相对抓取位置与标定时一致即可的机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法。本发明的另一目的是提供一种求出工件夹持后在工作空间坐标系中按指定位置姿态放置工件时，利用该方法求出的夹具工具中心点位姿计算机器人末端运动点位姿的计算方法，用于后续机器人的智能码垛及离线编程等应用。本发明的再一目的是提供一种适用于各类夹具及工件，具有较好兼容性的机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法。
本发明的技术解决方案是所述机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法，包括以下步骤：
⑴标定辅助尖点末端工具中心点：安装辅助尖点，按照四点法，标定计算出机器人位于法兰中心的默认末端工具中心点到辅助尖点的零点偏移(x_p,y_p,z_p)；
其特殊之处在于，还包括以下步骤：
⑵选取标定平面，使用辅助尖点采集标定坐标系所需位置点：选取一相对机器人不会发生位置变化的稳定平面作为标定平面，在其上建立标定坐标系，分别在标定平面上选取坐标原点O，Y轴正方向上点PY,标定平面上方任意一点PZ，及标定平面上任意选取最少一点PXY1,PXY2……PXYn；
⑶计算标定坐标系在机器人坐标系下转换关系，步骤⑵中采集到标定平面坐标原点O，Y轴正方向上点PY,标定平面上方任意一点Pz，及标定平面上任意点PXY1，PXY2…PXYn，并计算得到在机器人坐标系下的坐标；
⑷取下辅助尖点，工装夹取工件，以标定坐标系中工件放置最小占地面积接近XY轴的原则，根据该设定放置到标定坐标系上，记录当前机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C),同样可根据坐标计算出末端至机器人基座标空间变换矩阵Mbase_to_robot；
⑸计算夹具对于该种工件的工具中心点转换关系:计算工具中心点即为计算工具到机器人末端的转换矩阵Mbase_to_robot，计算包含两个部分，工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base，工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base，
Figure BDA0002438300440000021
⑹使用计算出的夹具对于该种工件的工具中心点转换关系：后续机器人的智能码垛及离线编程的应用中，计算机器人姿态时即可使用计算出的工具中心到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base。
作为优选：所述步骤⑵进一步包括：
(2.1)示教机器人使其辅助尖点位于所述位置点上，记录机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)；
(2.2)计算标定坐标系需要得到辅助尖点在所述各位置点各点时，处于机器人坐标系下位置，由于该记录的机器人坐标值为默认工具中心点的位置，需进行转换以得到辅助尖点的位置：求辅助尖点在机器人坐标系下的位置Ptool_to_base，需满足两个计算条件，辅助尖点至末端空间变换矩阵Mtool_to_base,末端至机器人基座标空间变换矩阵Mbase_to_robot；
Figure BDA0002438300440000031
Figure BDA0002438300440000032
Figure BDA0002438300440000033
对辅助尖点至末端空间变换矩阵Mtool_to_base，由于对末端姿态不关心，仅关心末端位置点，所以旋转矩阵Rtool_to_base为单位矩阵，平移矩阵Ttool_to_base为步骤1中得到的零点偏移(xp,yp,zp)
Figure BDA0002438300440000034
对于机器人末端至机器人基座标空间变化矩阵Mbase_to_robot，则根据读取的机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)计算得出；
旋转矩阵Rtool_to_base由欧拉角(A，B，C)根据机器人系统的欧拉角计算类型计算得出，平移矩阵Tbase_to_robot即为(X，Y，Z，1)。
作为优选：所述步骤⑶进一步包括：
(3.1)取点O、PY、PXY1…PXY2坐标，代入空间平面方程AX+BY+CZ+D＝0，得到四元一次超定方程组；解超定方程得到车盖平面方程系数A、B、C、D，(A,B,C)即为平面的的法向量，取法向量朝向与点PZ的方向，作为标定平面Z轴方向向量；
(3.2)以点O到点PY方向作为Y轴方向向量；然后以O为标定坐标系原点，根据右手系方向原理，以Z轴方向向量及Y轴方向向量求出X轴方向，构建标定坐标系；得到标定坐标系至基座标转换矩阵Mcali_to_robot；旋转矩阵Rcali_to_robot由3个轴方向向量构成，平移矩阵Tcali_to_robot由O点坐标构成；
Figure BDA0002438300440000035
作为优选：所述步骤⑸进一步包括：
(5.1)求工件姿态到末端姿转态的旋矩阵Rtool_to_base；
以指定姿态放置到标定坐标系上时，在标定坐标系下观测时，工件的姿态Rpos_to_cali为设定的标准姿态Rpos_to_std，在机器人基坐标下观测时的姿态Rpos_in_robot为：
Rpos_in_robot＝Rcali_to_robot*Rpos_to_cali＝Rcali_to_robot*Rpos_to_std
同时Rpos_in_robot可用工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base及末端姿态到基坐标旋转矩阵Rbase_to_robot表示
Rpos_in_robot＝Rbase_to_robot*Rtool_to_base
即可求出：
Figure BDA0002438300440000041
(5.2)求工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base：
以指定姿态放置到标定坐标系上时，可认为标定坐标系下此工件的计算中心Pcenter_in_cali所在点在机器人坐标系下Pcenter_in_robot的坐标值，即为机器人工装对于该工件的TCP点在机器人坐标系下Ptool_in_robot；
TCP点Ptool_in_robot为
Figure BDA0002438300440000042
所求的工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base，存在如下的关系
Figure BDA0002438300440000043
即
Figure BDA0002438300440000044
至此，求出了工具中心到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base。
作为优选：所述步骤(6)进一步包括：
(6.1)相对机器人基坐标下的工作坐标系下，物体在工作坐标系中以姿态Rpos_in_work及位置Ppos_in_work；工作坐标系到基坐标系转换关系为Mwork_to_base，则机器人末端位姿Mbase_to_robot存在关系
Figure BDA0002438300440000045
Figure BDA0002438300440000051
即可根据机器人欧拉角类型及Mbase_to_robot，求出放置点的位姿(X，Y，Z，A，B，C)。
本发明的另一技术解决方案是所述机器人末端夹具的工具中心点标定的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
⑴安装辅助尖点，通过四点法计算辅助尖点TCP；
⑵选取一平面作为标定平面，按照要求选取几个采集点；
⑶移动机器人，使辅助尖点分别位于采集点上，并记录机器人位姿数据；
⑷机器人抓取工件不放，按照指定位姿放置于坐标系中；
⑸记录机器人位姿，计算最终TCP位姿。
与现有技术相比，本发明的有益效果:
⑴本发明可对非尖点类的各种机器人末端工装夹具，进行末端工具中心标定。计算结果可用于智能码垛及离线编程等需要将工件以要求姿态放置到空间内指定点的应用。
⑵本发明标定方便，精度高。不需要对工装安装精度、工件夹取方式做严格限制。
附图说明
图1A是本发明圆柱工件计算中心示意图；
图1B是本发明长方工件计算中心示意图；
图2A是本发明辅助零件安装前的示意图；
图2B是本发明辅助零件安装后的辅助尖点示意图；
图3A是本发明标定采集点的坐标图；
图3B是本发明标定采集点的各示意图；
图4A是本发明圆柱件指定放置姿态示意图；
图4B是本发明长方件指定放置姿态示意图；
图4C是本发明实物指定放置姿态示意图；
图5是本发明工具中心点标定的流程图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1至图4所示，在机器人智能化码垛应用中，传统的示教放置点已不再适用，最终工件放置位置依靠上位机计算生成。但仅确定在世界坐标系下工件的放置位置，并不能直接计算出机器人的放置姿态，完成此过程需要得到抓取工件后，工件的工具中心点位姿。同样，通过离线编程导出机器人轨迹同样需要计算得到工具中心点位姿。
本发明提出了一种标定机器人夹具夹取工件后，工具中心点位姿的计算方法。为了便于描述，先提出下面几个概念。
⑴工件计算中心：每种工件上的确定一点，用于上位机导入工件数模后，计算放置位置的参考点。如图1-工件计算中心示意图，图中点P1(x1,y1,z1)即为该圆柱模型的工件计算中心，P2(x2,y2,z2)为长方体模型的工件计算中心，工件计算中心用于计算在世界坐标系中，各个圆柱所放置的位置。
⑵辅助尖点：用于辅助标定过程，加装到工装夹具上的一根带尖端零件的尖点。如图2-辅助尖点示意图。
本发明计算过程如下：
⑴传统方法标定辅助尖点末端工具中心点
安装辅助尖点，按照传统的四点法，标定计算出机器人位于法兰中心的默认末端工具中心点到辅助尖点的零点偏移(xp,yp,zp)。
⑵选取标定平面，使用辅助尖点采集标定坐标系所需位置点。
选取一相对机器人不会发生位置变化的稳定平面作为标定平面，在其上建立标定坐标系。分别在标定平面上选取坐标原点O，Y轴正方向上点PY,标定平面上方任意一点Pz，及标定平面上任意选取最少一点PXY1，PXY2…PXYn，示意如图3-标定采集点示意图。示教机器人使其辅助尖点位于这些点上，记录机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)。
然后计算标定坐标系需要得到辅助尖点在上述各点时，所处于的机器人坐标系下位置。由于此记录的机器人坐标值为默认工具中心点的位置，需进行转换以得到辅助尖点的位置。
求辅助尖点在机器人坐标系下的位置Ptool_in_robot，需满足两个计算条件，辅助尖点至末端空间变换矩阵Mtool_to_base,末端至机器人基座标空间变换矩阵Mbase_to_robot。
Figure BDA0002438300440000071
Figure BDA0002438300440000072
Figure BDA0002438300440000073
对辅助尖点至末端空间变换矩阵Mtool_to_base，由于对末端姿态不关心，仅关心末端位置点，所以旋转矩阵Rtool_to_base为单位矩阵，平移矩阵Ttool_to_base为步骤1中得到的零点偏移(xp,yp,zp)。
Figure BDA0002438300440000074
对于机器人末端至机器人基座标空间变化矩阵Mbase_to_robot，则可根据读取的机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)计算得出。旋转矩阵Rbase_to_robot由欧拉角(A，B，C)根据机器人系统的欧拉角计算类型计算得出，平移矩阵Tbase_to_robot即为(X，Y，Z，1)。
⑶计算标定坐标系在机器人坐标系下转换关系
步骤2中采集到了标定平面坐标原点O，Y轴正方向上点PY,标定平面上方任意一点Pz，及标定平面上任意点PXY1，PXY2…PXYn，并计算得到了这些在机器人坐标系下的坐标。
取点O、PY、PXY1、PXY2…PXYn坐标，代入空间平面方程AX+BY+CZ+D＝0，得到四元一次超定方程组。解超定方程得到车盖平面方程系数A、B、C、D，(A,B,C)即为平面的的法向量，取法向量朝向与点Pz方向，作为标定平面Z轴方向向量。
以点O到点PY方向作为Y轴方向向量。然后以O为标定坐标系原点，根据右手系方向原理，以Z轴方向向量及Y轴方向向量求出X轴方向，构建标定坐标系。得到标定坐标系至基座标转换矩阵Mcali_to_robot。旋转矩阵Rcali_to_robot由3个轴方向向量构成，平移矩阵Tcali_to_robot由O点坐标构成。
Figure BDA0002438300440000081
(4)取下辅助尖点，工装夹取工件，以标定坐标系中工件放置最小占地面积接近XY轴的原则，如图4-指定放置姿态示意图。根据此设定放置到标定坐标系上，记录当前机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)，同样可根据坐标计算出末端至机器人基座标空间变换矩阵Mbase_to_robot。
(5)计算夹具对于此种工件的工具中心点转换关系。
计算工具中心点即为计算工具到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base，计算包含两个部分，工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base，工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base。
Figure BDA0002438300440000082
a.求工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base。
以指定姿态放置到标定坐标系上时，在标定坐标系下观测时，工件的姿态Rpos_to_cali为设定的标准姿态Rpos_to_std，在机器人基坐标下观测时的姿态Rpos_in_robot为
Rpos_in_robot＝Rcali_to_robot*Rpos_to_cali＝Rcali_to_robot*Rpos_to_std
同时Rpos_in_robot可用表示工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base及末端姿态到基坐标旋转矩阵Rbase_to_robot
Rpos_in_robot＝Rbase_to_robot*Rtool_to_base
即可求出
Figure BDA0002438300440000083
b.求工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base。
以指定姿态放置到标定坐标系上时，可认为标定坐标系下此工件的计算中心Pcenter_in_cali所在点在机器人坐标系下Pcenter_in_robot的坐标值，即为机器人工装对于此工件的TCP点在机器人坐标系下Ptool_in_robot。
TCP点Ptool_in_robot为
Figure BDA0002438300440000084
所求的工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base，存在如下的关系
Figure BDA0002438300440000091
即
Figure BDA0002438300440000092
至此，求出了工具中心到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base。
⑹使用计算出的夹具对于此种工件的工具中心点转换关系
后续机器人的智能码垛及离线编程等应用中，计算机器人姿态时即可使用计算出的工具中心到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base。如相对机器人基坐标下的工作坐标系下，物体在工作坐标系中以姿态Rpos_in_work及位置Ppos_in_work。工作坐标系到基坐标系转换关系为Mwork_to_base，则机器人末端位姿Mbase_to_robot存在关系
Figure BDA0002438300440000093
Figure BDA0002438300440000094
即可根据机器人欧拉角类型及Mbase_to_robot，求出放置点的位姿(X，Y，Z，A，B，C)。
请参阅图5所示，机器人末端夹具的工具中心点标定的控制方法，包括以下步骤：
⑴安装辅助尖点，通过四点法计算辅助尖点TCP；
⑵选取一平面作为标定平面，按照要求选取几个采集点；
⑶移动机器人，使辅助尖点分别位于采集点上，并记录机器人位姿数据；
⑷机器人抓取工件不放，按照指定位姿放置于坐标系中；
⑸记录机器人位姿，计算最终TCP位姿。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法，包括以下步骤：
⑴标定辅助尖点末端工具中心点：安装辅助尖点，按照四点法，标定计算出机器人位于法兰中心的默认末端工具中心点到辅助尖点的零点偏移(x_p,y_p,z_p)；
其特征在于，还包括以下步骤：
⑵选取标定平面，使用辅助尖点采集标定坐标系所需位置点：选取一相对机器人不会发生位置变化的稳定平面作为标定平面，在其上建立标定坐标系，分别在标定平面上选取坐标原点O，Y轴正方向上点PY,标定平面上方任意一点PZ，及标定平面上任意选取最少一点PXY1,PXY2……PXYn；
⑶计算标定坐标系在机器人坐标系下转换关系，步骤⑵中采集到标定平面坐标原点O，Y轴正方向上点PY,标定平面上方任意一点Pz，及标定平面上任意点PXY1，PXY2…PXYn，并计算得到在机器人坐标系下的坐标；
⑷取下辅助尖点，工装夹取工件，以标定坐标系中工件放置最小占地面积接近XY轴的原则，根据该设定放置到标定坐标系上，记录当前机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C),同样可根据坐标计算出末端至机器人基座标空间变换矩阵Mbase_to_robot；
⑸计算夹具对于该种工件的工具中心点转换关系:计算工具中心点即为计算工具到机器人末端的转换矩阵Mbase_to_robot，计算包含两个部分，工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base，工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base，
Figure FDA0002438300430000011
⑹使用计算出的夹具对于该种工件的工具中心点转换关系：后续机器人的智能码垛及离线编程的应用中，计算机器人姿态时即可使用计算出的工具中心到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base。
2.根据权利要求1所述机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法，其特征在于，所述步骤⑵进一步包括：
(2.1)示教机器人使其辅助尖点位于所述位置点上，记录机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)；
(2.2)计算标定坐标系需要得到辅助尖点在所述各位置点各点时，处于机器人坐标系下位置，由于该记录的机器人坐标值为默认工具中心点的位置，需进行转换以得到辅助尖点的位置：求辅助尖点在机器人坐标系下的位置Ptool_to_base，需满足两个计算条件，辅助尖点至末端空间变换矩阵Mtool_to_base,末端至机器人基座标空间变换矩阵Mbase_to_robot；
Figure FDA0002438300430000021
Figure FDA0002438300430000022
Figure FDA0002438300430000023
对辅助尖点至末端空间变换矩阵Mtool_to_base，由于对末端姿态不关心，仅关心末端位置点，所以旋转矩阵Rtool_to_base为单位矩阵，平移矩阵Ttool_to_base为步骤1中得到的零点偏移(xp,yp,zp)
Figure FDA0002438300430000024
对于机器人末端至机器人基座标空间变化矩阵Mbase_to_robot，则根据读取的机器人坐标(X，Y，Z，A，B，C)计算得出；
旋转矩阵Rtool_to_base由欧拉角(A，B，C)根据机器人系统的欧拉角计算类型计算得出，平移矩阵Tbase_to_robot即为(X，Y，Z，1)。
3.根据权利要求1所述机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法，其特征在于，所述步骤⑶进一步包括：
(3.1)取点O、PY、PXY1…PXY2坐标，代入空间平面方程AX+BY+CZ+D＝0，得到四元一次超定方程组；解超定方程得到车盖平面方程系数A、B、C、D，(A,B,C)即为平面的的法向量，取法向量朝向与点PZ的方向，作为标定平面Z轴方向向量；
(3.2)以点O到点PY方向作为Y轴方向向量；然后以O为标定坐标系原点，根据右手系方向原理，以Z轴方向向量及Y轴方向向量求出X轴方向，构建标定坐标系；得到标定坐标系至基座标转换矩阵Mcali_to_robot；旋转矩阵Rcali_to_robot由3个轴方向向量构成，平移矩阵Tcali_to_robot由O点坐标构成；
Figure FDA0002438300430000025
4.根据权利要求1所述机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法，其特征在于，所述步骤⑸进一步包括：
(5.1)求工件姿态到末端姿转态的旋矩阵Rtool_to_base；
以指定姿态放置到标定坐标系上时，在标定坐标系下观测时，工件的姿态Rpos_to_cali为设定的标准姿态Rpos_to_std，在机器人基坐标下观测时的姿态Rpos_in_robot为：
Rpso_in_robot＝Rcali_to_robot*Rpos_to_cali＝Rcali_to_robot*Rpos_to_std
同时Rpos_in_robot可用工件姿态到末端姿态的旋转矩阵Rtool_to_base及末端姿态到基坐标旋转矩阵Rbase_to_robot表示
Rpso_in_robot＝Rcali_to_robot*Rtool_to_base
即可求出：
Figure FDA0002438300430000031
(5.2)求工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base：
以指定姿态放置到标定坐标系上时，可认为标定坐标系下此工件的计算中心Pcenter_in_cali所在点在机器人坐标系下Pcenter_in_robot的坐标值，即为机器人工装对于该工件的TCP点在机器人坐标系下Ptool_in_robot；
TCP点Ptool_in_robot为
Figure FDA0002438300430000032
所求的工具中心点在机器人末端坐标系的位置Ptool_to_base，存在如下的关系
Figure FDA0002438300430000033
即
Figure FDA0002438300430000034
至此，求出了工具中心到机器人末端的转换矩阵Mtool_to_base。
5.根据权利要求1所述机器人末端夹具的工具中心点(TCP)位姿计算方法，其特征在于，所述步骤⑹进一步包括：
(6.1)相对机器人基坐标下的工作坐标系下，物体在工作坐标系中以姿态Rpos_in_work及位置Ppos_in_work；工作坐标系到基坐标系转换关系为Mwork_to_base，则机器人末端位姿Mbase_to_robot存在关系
Figure FDA0002438300430000041
Figure FDA0002438300430000042
即可根据机器人欧拉角类型及Mbase_to_robot，求出放置点的位姿(X，Y，Z，A，B，C)。
6.一种机器人末端夹具的工具中心点标定的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴安装辅助尖点，通过四点法计算辅助尖点TCP；
⑵选取一平面作为标定平面，按照要求选取几个采集点；
⑶移动机器人，使辅助尖点分别位于采集点上，并记录机器人位姿数据；
⑷机器人抓取工件不放，按照指定位姿放置于坐标系中；
⑸记录机器人位姿，计算最终TCP位姿。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111872921A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 海克斯康制造智能技术(青岛)有限公司 一种机器人双夹手校准系统及示教方法
CN112077843A (zh) * 2020-08-24 2020-12-15 北京配天技术有限公司 机器人图形化码垛方法、计算机存储介质及机器人
CN112936274A (zh) * 2021-02-05 2021-06-11 武汉理工大学 一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007125633A (ja) * 2005-11-02 2007-05-24 Pulstec Industrial Co Ltd 多自由度ロボットの位置決め誤差補正装置、同位置決め誤差補正方法および位置決め誤差補正用校正治具
US20080201015A1 (en) * 2005-02-28 2008-08-21 Torgny Brogardh System for Calibration of an Industrial Robot and a Method Thereof
CN105818132A (zh) * 2016-03-31 2016-08-03 湖南化工职业技术学院 一种工业机器人吸盘式工具手标定定位方法
CN106393174A (zh) * 2016-10-09 2017-02-15 华中科技大学 一种利用球杆仪标定机器人结构参数的方法
CN109093599A (zh) * 2018-09-07 2018-12-28 中科新松有限公司 一种抓取示教方法及系统
CN109848999A (zh) * 2019-03-29 2019-06-07 北京理工大学 布线机器人的机械臂校准方法及装置
CN210081735U (zh) * 2019-06-14 2020-02-18 南京机电职业技术学院 一种工业机器人夹爪工具坐标系示教辅助装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080201015A1 (en) * 2005-02-28 2008-08-21 Torgny Brogardh System for Calibration of an Industrial Robot and a Method Thereof
JP2007125633A (ja) * 2005-11-02 2007-05-24 Pulstec Industrial Co Ltd 多自由度ロボットの位置決め誤差補正装置、同位置決め誤差補正方法および位置決め誤差補正用校正治具
CN105818132A (zh) * 2016-03-31 2016-08-03 湖南化工职业技术学院 一种工业机器人吸盘式工具手标定定位方法
CN106393174A (zh) * 2016-10-09 2017-02-15 华中科技大学 一种利用球杆仪标定机器人结构参数的方法
CN109093599A (zh) * 2018-09-07 2018-12-28 中科新松有限公司 一种抓取示教方法及系统
CN109848999A (zh) * 2019-03-29 2019-06-07 北京理工大学 布线机器人的机械臂校准方法及装置
CN210081735U (zh) * 2019-06-14 2020-02-18 南京机电职业技术学院 一种工业机器人夹爪工具坐标系示教辅助装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢丰隆等: "一种快速的机器人固定视觉标定方法", 《机械设计与制造》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111872921A (zh) * 2020-07-28 2020-11-03 海克斯康制造智能技术(青岛)有限公司 一种机器人双夹手校准系统及示教方法
CN111872921B (zh) * 2020-07-28 2022-04-05 海克斯康制造智能技术(青岛)有限公司 一种机器人双夹手校准系统及示教方法
CN112077843A (zh) * 2020-08-24 2020-12-15 北京配天技术有限公司 机器人图形化码垛方法、计算机存储介质及机器人
CN112936274A (zh) * 2021-02-05 2021-06-11 武汉理工大学 一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法
CN112936274B (zh) * 2021-02-05 2022-05-17 武汉理工大学 一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法

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