CN113211445B - 一种机器人参数标定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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CN113211445B CN202110558254.5A CN202110558254A CN113211445B CN 113211445 B CN113211445 B CN 113211445B CN 202110558254 A CN202110558254 A CN 202110558254A CN 113211445 B CN113211445 B CN 113211445B
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Abstract

本发明公开了一种机器人参数标定方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数；确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，通过本发明的技术方案，能够实现机器人参数标定过程全自动化，简化标定操作过程，提高机器人参数标定过程的效率，降低成本。

Description

一种机器人参数标定方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人参数标定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
由于机械加工误差、装配误差等因素的影响，选择顺应性装配机器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm，SCARA)机器人的实际臂长和理论臂长存在一定偏差，机器人的第一连杆和第二连杆也很难保证严格在一条直线上，从而造成零点偏移，这些因素都会影响机器人的绝对定位精度。参数标定是提高机器人绝对定位精度的重要方法。
现有参数标定方法依赖激光跟踪仪、千分表或拉线编码器等外部测量设备，操作繁琐，且成本高，效率不高，无法实现参数标定过程的全自动化。
发明内容
本发明实施例提供一种机器人参数标定方法、装置、设备及存储介质，以实现机器人参数标定过程全自动化，简化标定操作过程，提高机器人参数标定过程的效率，降低成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种机器人参数标定方法，包括：
获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；
控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；
根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；
根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
进一步的，所述根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值，包括：
将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标，其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标；
获取机器人手臂的运动学方程组；
根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
进一步的，所述根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值确定更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，包括：
根据所述关节参数补偿值对所述理论关节参数进行补偿得到补偿后的理论关节参数；
根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数；
继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至所述满足迭代终止条件；
将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
进一步的，所述迭代终止条件，包括：
所述机器人手臂末端对准标定点时的第一坐标与所述标定点的标定坐标的差值小于阈值，其中，所述标定坐标为所述标定点在所述标定板坐标系下的坐标。
第二方面，本发明实施例还提供了一种机器人参数标定装置，该装置包括：
第一获取模块，用于获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；
第二获取模块，用于控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；
第一确定模块，用于根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；
第二确定模块，用于根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
进一步的，所述第一确定模块，具体用于：
将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标，其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标；
获取机器人手臂的运动学方程组；
根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
进一步的，所述第二确定模块，具体用于：
根据所述关节参数补偿值对所述理论关节参数进行补偿得到补偿后的理论关节参数；
根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数；
根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件；
将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
进一步的，所述迭代终止条件，包括：
所述机器人手臂末端对准标定点时的第一坐标与所述标定点的标定坐标的差值小于阈值，其中，所述标定坐标为所述标定点在所述标定板坐标系下的坐标。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的机器人参数标定方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的机器人参数标定方法。
本发明实施例通过获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，解决机器人参数标定需要依赖外部测量设备，操作繁琐，且成本高，效率不高，无法实现参数标定过程的全自动化问题，实现机器人参数标定过程全自动化，简化标定操作过程，提高机器人参数标定过程的效率，降低成本的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例一中的一种机器人参数标定方法的流程图；
图2a是本发明实施例一中的机器人手臂的示意图；
图2b是本发明实施例一中的三种坐标系的示意图；
图2c是本发明实施例一中的机器人手臂的关节参数的示意图；
图3是本发明实施例二中的另一种机器人参数标定方法的流程图；
图4是本发明实施例三中的一种机器人参数标定装置的结构示意图；
图5是本发明实施例四中的一种计算机设备的结构示意图。
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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种机器人参数标定方法的流程图，本实施例可适用于对工业机器人的手臂参数进行标定的情况，该方法可以由本发明实施例中的机器人参数标定装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现。
在进行机器人参数标定之前，需要搭建标定平台，所述标定平台包括：SCARA机器人、相机、标定板、和终端设备。其中，如图2a所示，机器人的主要运动部件为机器人手臂，用于调整机器人手臂末端的法兰盘在空间的位置，所述机器人手臂由第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一机械臂和第二机械臂构成。所述相机设置在机器人手臂末端上，用于辅助机器人手臂末端对准标定板上的标定点。所述标定板设置在机器人手臂末端的下方，标定板的大小可以根据机器人手臂的工作范围决定，使机器人手臂的末端可以位于标定板上任一点即可，所述标定板可以是圆点标定板、棋盘格或其他高精度测量设备。所述终端设备可以是计算机，所述计算机中安装有视觉标定软件等标定所需软硬件。
在搭建好标定平台后，需要移动机器人手臂的末端绕标定板四周绕一圈，确保标定板完全置于机器人工作空间内。设置相机参数，并对机器人手臂的参数进行零点校准，使机器人手臂的初始零点偏差尽量保证在0.5°以内，以确保标定流程可以顺利进行，零点机械校准的方式本发明实施例对此不设限制。
为了确定机器人手臂末端与标定板之间的位置关系和标定板上每个坐标点的位置，需要建立机器人基坐标系(Base Coordinate System，BCS)和标定板坐标系(Calibration Coordinate System，CCS)。
示例性的，如图2b所示，所述机器人基坐标系是以机器人的基座中心为原点建立的三维坐标系；所述标定板坐标系可以是以标定板的左下角为原点建立的二维坐标系。所述机器人基坐标系和所述标定板坐标系之间可以相互转化。
如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
S110，获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数。
其中，图2c所示，所述机器人手臂的关节参数可以包括：第一关节角度θ1、第二关节角度θ2、第一平移轴长度L1，第二平移轴长度L2。所述第一关节角度为第一关节的旋转角度，所述第二关节角度为第二关节的旋转角度，所述第一平移轴长度为第一机械臂的长度，所述第一平移轴长度为第二机械臂的长度。
具体的，在标定板上确定至少三个标定点，以及机器人手臂末端对准标定点时机器人手臂的理论关节参数，所述理论关节参数可以理解为机器人手臂末端在对准标定点时，机器人手臂的关节理论上应该呈现的位姿。但是由于机械加工误差、装配误差等因素，机器人手臂的实际关节参数与机器人手臂的理论关节参数存在一定的误差。
需要说明的是，根据不在同一直线的三个点可以确定一个平面的原理，可以在标定板上选取至少三个不在同一直线的点，作为机器人参数标定的标定点；也可以选取更多的标定点，以提高参数标定的精确度。标定点的选取数量可以根据用户需求设定，也可以根据标定板的大小设定，本发明实施例对此不设限制。可以理解的是，标定点的选取数量越多，参数标定的精确度越高，但是，标定点的选取数量越多计算量越大，参数标定的过程也越复杂。通过测试实验发现，优选的，在标定板上获取20个标定点时，机器人参数标定的精度和计算量能够到达很好的平衡。
示例性的，获取标定板上的至少三个标定点的方式可以为随机选择至少三个标定点，也可以为遵循分布范围广且均匀的原则选取至少三个标定点。
S120，控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标。
具体的，控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数的方式可以为控制机器人手臂末端逐渐移动至各标定点，并获取机器人手臂末端在对准标定点时，获取机器人手臂末端在标定板坐标下的实际位置和此时机器人手臂的实际关节参数；还可以为通过标定点对正过程，使机器人手臂末端在对准标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数。
S130，根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值。
其中，关节参数补偿值是用于抵消机器人手臂关节的机械加工或装配等产生的误差的数值。所述关节参数补偿值可以通过机器人手臂对准标定点时的理论关节参数和实际关节参数的差值确定。
具体的，通过坐标转换方法和参数标定方法确定机器人手臂的关节参数补偿值，其中，坐标转换方法是指对所述第一坐标进行坐标转换为第二坐标，即将机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标转换为机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标。所述参数标定方法包括：根据机器人手臂末端对准各标定点时，机器人手臂的理论关节参数，求解所采集的机器人手臂对应所述第一坐标、所述实际关节参数与机器人手臂末端坐标之间的运动学方程组，得到机器人手臂的关节参数补偿值。
示例性的，参数标定方法可以为分别获取机器人手臂末端对准二十个标定点位置时，机器人手臂的理论关节参数、机器人手臂末端在标定板坐标系下的第一坐标和所述实际关节参数，根据运动学方程组确定机器人手臂的理论关节参数和机器人手臂的实际关节参数的关节参数差值，以及第一坐标和标定点在标定板坐标系下的坐标之间的坐标差值，以及所述关节参数差值和所述坐标差值之间的关系式，根据至少三个第一坐标求解所述关系式得到机器人手臂的理论关节参数和机器人手臂的实际关节参数的关节参数差值，将所述关节参数差值确定为关节参数补偿值。
S140，根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
示例性的，将所述理论关节参数和所述关节参数补偿值相加得到补偿后的理论关节参数，根据补偿后的理论关节参数更新理论关节参数，并继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，根据所述更新后的理论关节参数、所述第一坐标和所述实际关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；在每次执行操作结束后判断迭代终止条件是否成立，若迭代终止条件不成立，则继续返回执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作；若迭代终止条件成立，则将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，将标定后的关节参数存储至机器人控制器中。
可选的，为了验证标定参数是否正确，还可以在完成机器人参数标定后，在标定板上选取标定点之外的其他目标点，将所述目标点在标定板坐标系下的坐标转化为机器人基坐标系下的坐标，发送至机器人，使机器人手臂末端移动至目标点，观察目标点是否在相机视野中心，确定目标点与相机视野中心的距离为机器人标定后在该点的绝对定位精度，若所述的绝对定位精度满足预设的精度阈值，则确定机器人参数标定满足定位精度。
本实施例的技术方案，通过获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数；根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，能够实现机器人参数标定过程全自动化，简化标定操作过程，提高机器人参数标定过程的效率，降低成本。
实施例二
图3为本发明实施例二中的一种机器人参数标定方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，所述根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值，包括：将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标，其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标；获取机器人手臂的运动学方程组；根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
如图3所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：
S210，获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数。
S220，控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数。
S230，将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标。
其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标。
示例性的，将所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的所述第一坐标经过坐标转换模型进行坐标转换得到所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的第二坐标。
具体的，坐标转换模型为：
Figure BDA0003078116400000121
其中，λ的值为1，R为旋转矩阵，所述旋转矩阵R是由三个独立参数构成的正交矩阵，即R＝(I-S)-1(I+S)，
Figure BDA0003078116400000122
px，py，pz表示标定板坐标系和机器人基坐标系之间的转化矩阵；XS，YS，ZS分别表示机器人手臂末端在标定板坐标系的X轴、Y轴和Z轴的第一坐标，XT，YT，ZT分别表示机器人手臂末端在机器人基坐标系下X轴、Y轴和Z轴的第二坐标。
所述坐标转换模型中包含a,b,c,px,py,pz六个未知参数，令参数向量为t＝[a,b,c,px,py,pz]T，由多参数方程组的求解方法可知当两个坐标系的公共点个数大于三个时，即存在多余观测条件时可求解出参数向量。因此，根据平差原理，建立误差方程，利用最小二乘方法求解误差方程得到坐标变换模型中的参数向量，具体求解方式如下：
建立参数向量的误差方程为：
Figure BDA0003078116400000123
由于误差方程为非线性方程，需要通过对非线性方程进行泰勒级数展开，只保留常数项和一阶导数项，对误差方程作线性化处理。示例性的，为了提高线性化的精度，根据任意三个公共点p1,p2,p3，其中，
Figure BDA0003078116400000124
表示在机器人基坐标系下的三维坐标，
Figure BDA0003078116400000131
表示在标定板坐标系下的坐标，T为坐标变换矩阵，R为坐标变换矩阵T的旋转部分，p为坐标变换矩阵T的平移部分，即可求解转换参数的初值
Figure BDA0003078116400000132
P1 S＝T·P1 T＝R·P1 T+p；
P2 S＝T·P2 T＝R·P2 T+p；
P3 S＝T·P3 T＝R·P3 T+p；
Figure BDA0003078116400000133
Figure BDA0003078116400000134
则，
Figure BDA0003078116400000135
Figure BDA0003078116400000136
将误差方程在
Figure BDA0003078116400000137
处进行泰勒级数展开，只保留常数项和一阶项得到平差方程：
Figure BDA0003078116400000138
其中，
Figure BDA0003078116400000139
Figure BDA0003078116400000141
Figure BDA0003078116400000142
Figure BDA0003078116400000143
令
Figure BDA0003078116400000144
Figure BDA0003078116400000145
则，
v(t)＝BΔt-l0；
由最小二乘法得到vTv最小时的Δt＝(BTB)-1BTl0，该过程需要多次迭代执行。
S240，获取机器人手臂的运动学方程组。
示例性的，根据机器人手臂的运动学原理确定所述机器人手臂的运动学方程组为：
Figure BDA0003078116400000151
其中，θ1为第一关节角度、θ2为第二关节角度、L1为第一平移轴长度，L2为第二平移轴长度，k1为一轴减速比因子，k2为二轴减速比因子，X为标定点在机器人基坐标系下的横坐标，Y为标定点在机器人基坐标系下的纵坐标。
S250，根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
示例性的，根据运动学方程组得到：
Figure BDA0003078116400000152
Figure BDA0003078116400000153
其中，
Figure BDA0003078116400000161
Figure BDA0003078116400000162
其中，△X，△Y为机器人手臂末端在机器人基坐标系下的理论坐标与第二坐标的差值；XR,YR为机器人手臂末端在机器人基坐标系下的理论坐标，即根据运动学方程和理论关节参数确定机器人手臂末端在标定板坐标系下的理论坐标，并将所述理论坐标通过坐标变化矩阵得到的机器人基坐标系下的理论坐标；XT,YT是机器人手臂末端在机器人基坐标系下的第二坐标。
根据标定点在机器人基坐标系下的理论坐标与运动学方程组得到：
Figure BDA0003078116400000163
其中，△θ1、△θ2、△L1、△L2、△k1和△k2的初始值均为0。
根据机器人手臂末端在对准各标定点时，机器人手臂末端在机器人基坐标系下的理论坐标与实际坐标的差值△X，△Y，以及机器人手臂的理论关节参数θ1、θ2、L1、L2、k1和k2，求解得到所述关节参数补偿值△θ1、△θ2、△L1、△L2、△k1和△k2。
Figure BDA0003078116400000164
其中，
Figure BDA0003078116400000165
是一个2n×6的系数矩阵，n表示标定板上选取的标定点的个数。
S260，根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
可选的，所述根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，包括：
根据所述关节参数补偿值对所述理论关节参数进行补偿得到补偿后的理论关节参数；
根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数；
继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至所述满足迭代终止条件；
将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
示例性的，根据求解运动学方程组得到的关节参数补偿值△θ1、Δθ2、ΔL1、△L2、△k1和△k2对所述理论关节参数θ1、θ2、L1、L2、k1和k2进行补偿得到补偿后的理论关节参数△θ1+θ1、△θ2+θ2、△L1+L1、△L2+L2、△k1+k1和△k2+k2；根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作。在每次执行操作结束后判断迭代终止条件是否成立，若迭代终止条件不成立，则继续返回执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作；若迭代终止条件成立，则将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，将标定后的关节参数存储至机器人控制器中。
可选的，所述迭代终止条件，包括：
所述机器人手臂末端对准标定点时的第一坐标与所述标定点的标定坐标的差值小于阈值，其中，所述标定点的标定坐标为所述标定点在所述标定板坐标系下的坐标。
本实施例的技术方案，通过获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数；将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标；获取机器人手臂的运动学方程组；根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值；根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，能实现机器人参数标定过程全自动化，简化标定操作过程，提高机器人参数标定过程的效率，降低成本。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种机器人参数标定装置的结构示意图。本实施例可适用于对工业机器人的手臂参数进行标定的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何提供机器人参数标定的功能的设备中，如图4所示，所述机器人参数标定的装置具体包括：第一获取模块310、第二获取模块320、第一确定模块330和第二确定模块340。
其中，第一获取模块310，用于获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；
第二获取模块320，用于控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；
第一确定模块330，用于根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；
第二确定模块340，用于根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
可选的，所述第一确定模块330，具体用于：
将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标，其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标；
获取机器人手臂的运动学方程组；
根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
可选的，所述第二确定模块340，具体用于：
根据所述关节参数补偿值对所述理论关节参数进行补偿得到补偿后的理论关节参数；
根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数；
继续执行制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数的操作，直至满足迭代终止条件；
将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
可选的，所述迭代终止条件，包括：
所述机器人手臂末端对准标定点时的第一坐标与所述标定点的标定坐标的差值小于阈值，其中，所述标定点的标定坐标为所述标定点在所述标定板坐标系下的坐标。
上述机器人参数标定装置可执行本发明任意实施例所提供的机器人参数标定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图5为本发明实施例四中的一种计算机设备的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图5显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理器16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理器16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括，但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的机器人参数标定方法：获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
实施例五
本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的机器人参数标定方法：获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
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)

1.一种机器人参数标定方法，其特征在于，包括：
获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；
控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数；其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；
根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；
根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值得到更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数；
其中，所述控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数包括：
控制机器人手臂末端移动至各所述标定点，机器人手臂末端在对准标定点时，获取所述机器人手臂末端在标定板坐标下的实际位置和所述机器人手臂的实际关节参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值，包括：
将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标，其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标；
获取机器人手臂的运动学方程组；
根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值确定更新后的理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数，包括：
根据所述关节参数补偿值对所述理论关节参数进行补偿得到补偿后的理论关节参数；
根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数；
继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至所述满足迭代终止条件；
将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述迭代终止条件，包括：
所述机器人手臂末端对准标定点时的第一坐标与所述标定点的标定坐标的差值小于阈值，其中，所述标定坐标为所述标定点在所述标定板坐标系下的坐标。
5.一种机器人参数标定装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取标定板上的至少三个标定点和机器人手臂的理论关节参数；
第二获取模块，用于控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数，其中，所述第一坐标为所述机器人手臂末端在标定板坐标系下的坐标；
第一确定模块，用于根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值；
第二确定模块，用于根据所述理论关节参数和所述关节参数补偿值更新所述理论关节参数，继续执行根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件，并将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数；
其中，所述控制机器人手臂末端依次移动至各所述标定点，并获取所述机器人手臂末端的第一坐标和所述机器人手臂的实际关节参数包括：
控制机器人手臂末端移动至各所述标定点，机器人手臂末端在对准标定点时，获取所述机器人手臂末端在标定板坐标下的实际位置和所述机器人手臂的实际关节参数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：
将所述第一坐标经过坐标转换得到第二坐标，其中，所述第二坐标为所述机器人手臂末端在机器人基坐标系下的坐标；
获取机器人手臂的运动学方程组；
根据所述第二坐标、所述实际关节参数和所述理论关节参数求解所述运动学方程组，得到所述关节参数补偿值。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：
根据所述关节参数补偿值对所述理论关节参数进行补偿得到补偿后的理论关节参数；
根据所述补偿后的理论关节参数更新所述理论关节参数；
根据所述实际关节参数、所述第一坐标和所述理论关节参数确定所述机器人手臂的关节参数补偿值的操作，直至满足迭代终止条件；
将满足迭代终止条件的理论关节参数确定为标定后的关节参数。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述迭代终止条件，包括：
所述机器人手臂末端对准标定点时的第一坐标与所述标定点的标定坐标的差值小于阈值，其中，所述标定坐标为所述标定点在所述标定板坐标系下的坐标。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1-4中任一所述的机器人参数标定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的机器人参数标定方法。
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