CN114161418B - 机器人的工具坐标的校准方法和装置、机器人和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人的工具坐标的校准方法和装置、机器人和存储介质。其中，一种机器人的工具坐标的校准方法，机器人包括光电传感器，光电传感器用于产生光线，方法包括：响应于工具校准指令，控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息；根据第一坐标信息，校准工具的坐标值。本申请通过在机器人的工具发生改变或碰撞，可能导致工具坐标发生变化时，对工具坐标进行自动的再校准，从而保证工具坐标值准确无误，能够保证机器人的加工精度，提高机器人的工作效率和加工良品率。

Description

机器人的工具坐标的校准方法和装置、机器人和存储介质

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体而言，涉及一种机器人的工具坐标的校准方法和装置、机器人和存储介质。

背景技术

在相关技术中，机器人在工业生产过程中，需要在法兰上安装工具进行实际的加工工作。工具坐标校准的精确程度直接影响机器人的加工精度。如果在加工过程中，工具发生更换，或工具出现了碰撞，会导致工具校准失效。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种机器人的工具坐标的校准方法。

本发明的第二方面提出一种机器人的工具坐标的校准装置。

本发明的第三方面提出一种机器人。

本发明的第四方面提出一种可读存储介质。

本发明的第五方面提出另一种机器人。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种机器人的工具坐标的校准方法，机器人包括光电传感器，光电传感器用于产生光线，方法包括：响应于工具校准指令，控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息；根据第一坐标信息，校准工具的坐标值。

在该技术方案中，当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，在另一些实施方式中，操作人员可以通过触发校准按键的方式，向机器人发送该工具校准指令，其中该工具校准指令用于指示机器人重新校准工具的坐标值。

在检测到工具校准指令后，控制机器人按照预设的方式运动，从而带动机器人的法兰上安装的工具在空间中运动以形成第一轨迹，在工具运动的过程中，工具会与光电传感器射出的激光光线相接触，当工具穿过光线时，光电传感器能够获取工具与光线之间的交点坐标，得到第一坐标信息。

能够理解的是，为了提高工具坐标的校准精度，在校准工具的坐标值时，可以在工具的尖端处设置一个圆柱体或圆锥体的定位结构。

其中，在机器人按照第一轨迹驱动工具运动时，工具会多次与光电传感器发射的光线相交，同时，机器人会记录自身运动的方向和距离，从而在空间中形成多个向量，这些向量与光线的交点坐标均为第一坐标信息，因此，根据第一坐标信息和向量，能够确定出当前工具的实际坐标，从而与工具的原始坐标之间进行比较，完成工具的坐标值的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的工具校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，工具校准软件是预先编写的机器人校准程序，该工具校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该工具校准程序可以在接收到工具校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

本申请通过在机器人的工具发生改变或碰撞，可能导致工具坐标发生变化时，对工具坐标进行自动的再校准，从而保证工具坐标值准确无误，能够保证机器人的加工精度，提高机器人的工作效率和加工良品率。

另外，本发明提供的上述技术方案中的机器人的工具坐标的校准方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，在响应于工具校准指令之前，方法还包括：确定工具的原始坐标值。

在该技术方案中，当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，也就是说，在机器人的工具偏离原始坐标值时，需要对机器人的工具坐标进行重新标定或者重新校准。

因此，在重新校准前，机器人记录有工具的原始坐标值，该原始坐标值也即机器人在更换工具之前，或工具发生碰撞之前，机器人的工具的坐标值，该坐标值可以在机器人开始加工工作前进行标定和校准，也可以在机器人更换工具后进行标定和校准。

通过记录该原始坐标值，一方面能够保证机器人加工过程中工具运动的准确性，另一方面能够在机器人更换工具或工具发生碰撞后快速进行校准，提高机器人的工作效率。

在上述任一技术方案中，光线包括第一光线和第二光线，其中，第一光线和第二光线垂直相交，第一光线和第二光线的交点为参考点；

确定工具的原始坐标值，包括：根据参考点标定机器人的原点坐标；控制机器人驱动工具由原点坐标出发，在第一水平面中按照第二轨迹运动，得到工具与第一光线和第二光线的第一交点坐标；控制机器人驱动工具在第二水平面中按照第三轨迹运动运动，得到工具与第一光线和第二光线的第二交点坐标；控制机器人驱动工具按照第四轨迹运动，得到工具与第一光线和第二光线的第三交点坐标；根据第一交点坐标、第二交点坐标和第三交点坐标确定原始坐标值。

在该技术方案中，光电传感器包括两个激光探头，这两个激光探头分别射出激光光线，具体为第一光线，和第二光线。其中，第一光线和第二光线处于相同的水平面上，且第一光线和第二光线相互垂直并相交，从而在一个水平面上形成“十字”型的光线分布。第一光线和第二光线的交点被设置为参考点，当机器人的工具运动至参考点时，工具同时与第一光线、第二光线相交，此时，第一激光探头和第二激光探头同时采集到工具的位置信息。

在确定工具的原始坐标值，也即对工具的坐标值进行第一次校准时，首先，确定机器人的原点坐标。具体地，控制机器人将工具运动至参考点，此时，第一光线和第二光线均被机器人的工具遮挡。然后，控制机器人驱动工具向上运动一端距离，该距离通过预设设置。

在工具向上运动一端距离后，得到一个位于原点垂直上方的点，这个点即设定为机器人的原点。其中，由于光电传感器已知参考点的坐标值，因此根据参考点的坐标值的基础上，根据机器人向上运动的距离增加z轴数据，即可得到机器人的原点坐标。

在确定原点坐标后，控制机器人在第一水平面中，驱动工具在第一水平面的空间范围内，运动出第三轨迹，该第三轨迹同时与第一光线和第二光线相交，从而得到第一交点坐标，其中，第一交点坐标包括工具与第一光线的交点坐标，还包括工具与第二光线的交点坐标。

能够理解的是，原点位于第一水平面，因此，第一水平面内的全部点的坐标，包括第一交点坐标，其z轴数据与原点相同。同时，机器人的工具坐标为笛卡尔坐标系下的坐标，其结构为：DECL GLOBAL FRAME Tcp_ToolOffset＝{X 0.0，Y 0.0，Z 0.0，A 0.0，B 0.0，C0.0}。

接着，控制机器人驱动工具向下运动一段距离，到达第二水平面，并在第二水平面内，控制机器人在第二水平面中，驱动工具在第二水平面的空间范围内，运动出第四轨迹，该第四轨迹同样与第一光线和第二光线相交，从而得到第二交点坐标，其中，第二交点坐标包括工具与第一光线的交点坐标，还包括工具与第二光线的交点坐标。

能够理解的是，第三轨迹和第四轨迹，与第一光线、第二光线的相交方式，和第四轨迹与第一光线、第二光线的相交方式可以相同，举例来说，将十字形交叉的第一光线和第二光线，按照其交点，也即参考点的位置，将这两条光线分割成第一光线的上部和下部，第二光线的左部和右部，则第三轨迹和第四轨迹首先与第一光线的上部、第二光线的左部相交，然后与第一光线的下部、第二光线的右部相交。

在得到第一交点坐标、第二交点坐标后，根据机器人的原点坐标，和机器人驱动工具的运动方向和运动距离，即可计算出工具的当前的坐标值中的x轴坐标和y轴坐标。

之后，控制机器人带动工具再次运动，并形成第四轨迹，第四轨迹与第一光线、第二光线相交的交点坐标，即为第三交点坐标，通过第三交点坐标，能够对工具坐标值中的a、b和c进行确认，从而得到准确的工具坐标值，也即原始坐标值。

通过确定并记录工具的原始坐标值，能够保证机器人加工过程中工具运动的准确性，在机器人更换工具或工具发生碰撞后，能够快速进行工具坐标值的校准，提高机器人的工作效率。

在上述任一技术方案中，第一水平面和第二水平面的高度差为第一差值。

在该技术方案中，第一水平面与第二水平面之间的高度差，也即第一交点坐标和第二交点坐标之间，z轴坐标的差。通过在不同水平高度，也即不同z轴坐标值下驱动工具与第一光线和第二光线分别相交，即获取不同z轴下工具的x轴坐标和y轴坐标，能够提高工具坐标值矫正的准确性，从而提高机器人的加工精度和加工效率。

在上述任一技术方案中，校准方法还包括：控制机器人驱动工具由原点运动至参考点；基于第一光线和第二光线均被工具遮挡，确定原始坐标校准完成。

在该技术方案中，在对机器人工具的原始坐标进行首次校准，或对工具的坐标值进行再次校准后，控制机器人驱动工具运动并返回原点，并从原点出发，控制机器人按照原点坐标和基准点坐标，再次驱动工具运动至参考点。

在驱动完成后，如果第一光线、第二光线都被机器人的工具遮挡，则说明机器人准确地将工具移动至参考点，此时也代表机器人校准的工具坐标值准确无误，机器人的原始坐标校准完成。

在上述任一技术方案中，第二轨迹和第三轨迹均包括两个半矩形轨迹，第四轨迹为矩形轨迹。

在该技术方案中，第二轨迹，第三轨迹都包括两个半矩形轨迹，也就是说，机器人驱动工具在第一水平面运动得到两个半矩形的轨迹，并在第二水平面驱动工具运动得到两个半矩形的轨迹。

其中，一个半矩形轨迹包括3个端点，设3个端点分别为端点a、端点b和端点c，在驱动工具按照半矩形轨迹运动时，驱动工具由端点a出发，向端点b直线运动，此时形成线段ab，然后，驱动工具由端点b出发，向端点c直线运动，形成线段bc。其中，线段ab与第一光线相交，线段bc与第二光线相交，且线段ab与线段bc之间的夹角为90°。

第四轨迹为矩形轨迹，该矩形轨迹同时与第一光线、第二光线相交，并形成为4个交点，其中，矩形轨迹与第一光线相交两次，且两个交点分别位于第一光线与第二光线的交点，也即基准点的两侧，同理，矩形轨迹与第二光线的两个交点同样位于基准点的两侧。

通过驱动工具按照半矩形轨迹运动，能够快速得到工具与光线之间的交点，并方便记录运动的直线距离，从而快速完成对工具坐标值的校准，提高工具坐标值校准的效率。

在上述任一技术方案中，第一轨迹为矩形轨迹；控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息，包括：

控制机器人驱动工具在第三水平面按照矩形轨迹运动，确定工具与第一光线和第二光线的第四交点坐标；控制机器人驱动工具在第四水平面按照矩形轨迹运动，确定工具与第一光线和第二光线的第五交点坐标，其中，第四水平面与第三水平面的高度差为第二差值；控制机器人驱动工具按照矩形轨迹再次运动，确定工具与第一光线和第二光线的第六交点坐标；控制机器人驱动工具由原点出发垂直运动，以使工具的高度下降第二差值，确定工具与第一光线和第二光线的第七交点坐标。

在该技术方案中，第一轨迹为矩形轨迹，也即在对机器人的工具的坐标值进行再次校准时，控制机器人驱动工具运动以形成矩形的轨迹。

具体地，首先，在第三水平面中，机器人带动工具运动，并在第三水平面中形成一个矩形的轨迹，该矩形轨迹分别与第一光线、第二光线相交两次，得到4个交点坐标，即为第四交点坐标。

然后，控制机器人向上或向下运动一端距离，达到第四水平面，该运动的距离为第二差值，也即第三水平面和第四水平面之间的高度差为第二差值。在第四水平面中，机器人带动工具运动，并在第四水平面中形成一个矩形的轨迹，该矩形轨迹同样分别与第一光线、第二光线相交两次，得到4个交点坐标，即为第五交点坐标。

在得到第四交点坐标、第五交点坐标后，根据机器人的原点坐标，和机器人驱动工具的运动方向和运动距离，即可计算出工具的当前的坐标值中的x轴坐标和y轴坐标。

接下来，再次控制机器人带动工具做矩形轨迹的运动，也即使工具再次在控件中画出一个矩形，这个矩形与第一光线、第二光线相交的4个交点的坐标，即为第六交点坐标，通过第六交点坐标，能够对工具坐标值中的a、b和c进行校准。

最后，控制机器人带动工具，由原点触发，垂直下降第二差值的高度，此时，工具与第一光线、第二光线的交点坐标，也即基准点坐标，根据工具移动的第二距离，原点的z轴坐标和基准点坐标，能够对工具的坐标值中的z进行校准。

此时，工具的坐标值中的全部坐标数据均校准完成。校准后的机器人能够更加精确地进行加工工作。

在上述任一技术方案中，在确定工具的原始坐标值之前，方法还包括：标定机器人的工具坐标系；以及校准机器人的基坐标系。

在该技术方案中，机器人的坐标系一般包括工具坐标系(tool)和基坐标系(base)，其中，在机器人开始工作前，需要对机器人的工具坐标系进行标定，并对基坐标系进行校准，从而提高机器人的加工精度。

在上述任一技术方案中，校准机器人的基坐标系，包括：控制机器人驱动工具按照第五轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第二坐标信息；根据第二坐标信息校准基坐标系。

在该技术方案中，机器人的基坐标系，具体为机器人基座或机器人本体所在的坐标系，同时也是光电传感器的坐标系，该坐标系用于指示机器人的机械臂的位置、角度、姿态等信息。

在机器人进行工作前，对机器人的基坐标进行校准，有利于提高机器人的加工精度，并提高机器人的工作效率。

具体地，首先，控制机器人运动，并带动机器人的法兰上安装的工具在空间中画出第五轨迹，该第五轨迹与光电传感器的激光探头发射的激光光线相交，也即在沿第五轨迹运动时，机器人的工具会穿过激光探头发出的光线，此时，获取机器人的工具与光线之间交点的第二坐标信息，根据该第二坐标信息，能够对机器人的基坐标系进行校准，从而实现高精度的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的基坐标校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，基坐标校准软件是预先编写的机器人校准程序，该基坐标校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该基坐标校准程序可以在接收到基坐标校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

本发明实施例通过光电传感器，对机器人的工具坐标系进行自动校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，现有的人工校准往往需要10分钟以上的校准时间，而本发明提供的自动校准仅需要15秒到60秒的时间，即可完成校准，提高了校准效率。

在上述任一技术方案中，第五轨迹包括第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹；控制机器人驱动工具按照第五轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第二坐标信息，包括：

控制机器人驱动工具按照第一半矩形轨迹运动，确定工具与第一光线的第八交点坐标，以及工具与第二光线的第九交点坐标；控制机器人驱动工具按照第二半矩形轨迹运动，确定工具与第二光线的第十交点坐标，以及工具与第一光线的第十一交点坐标。

在该技术方案中，在控制机器人带动工具，沿第五轨迹运动的过程中，具体地，首先，控制机器人按照第一半矩形轨迹，驱动工具在控件中运动，第一半矩形轨迹与第一光线和第二光线分别相交，得到第八交点坐标，和第九交点坐标。

然后，控制机器人按照第二半矩形轨迹，驱动工具在控件中运动，第二半矩形轨迹同样与第一光线和第二光线分别相交，得到第十交点坐标，和第十一交点坐标。

能够理解的是，第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹与第一光线、第二光线的相交方式不同，举例来说，将十字形交叉的第一光线和第二光线，按照其交点，也即参考点的位置，将这两条光线分割成第一光线的上部和下部，第二光线的左部和右部，第一半矩形轨迹与第一光线的上部、第二光线的左部相交，第二半矩形轨迹与第一光线的下部、第二光线的右部相交。

通过驱动工具按照半矩形轨迹运动，能够快速得到工具与光线之间的交点，并方便记录运动的直线距离，从而快速完成对基坐标系的校准，提高基坐标系校准的效率。

在上述任一技术方案中，根据第二坐标信息校准基坐标系，包括：根据第十一交点坐标和第八交点坐标，确定第一向量；根据第九交点坐标和第十交点坐标，确定第二向量；根据第一向量和第二向量校准基坐标系。

在该技术方案中，在得到第二坐标信息后，分别根据第八交点坐标、第九交点坐标、第十交点坐标和第十一交点坐标，确定第一向量和第二向量。

具体地，设第八交点为A，设第九交点为B，设第十交点为C，设第十一交点为D，则第一向量为第二向量为/>根据第一向量/>和第二向量/>可以构成对应的平面，从而对机器人的基坐标系进行校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，同时该过程中无需人工介入，能够有效降低校准所需的时间，提高了校准效率。

在上述任一技术方案中，基坐标系包括x轴、y轴和z轴；根据第一向量和第二向量校准基坐标系，包括：根据第一向量和第二向量校准基坐标系，包括：根据第二向量确定x轴方向；根据x轴方向、第一向量和第二向量，确定对应的XOY平面；基于XOY平面、根据第一向量和第二向量的叉乘确定z轴方向；根据z轴方向和x轴方向确定y轴方向，以校准基坐标系。

在该技术方案中，基坐标系为标准的xyz空间坐标系，其具体包括x轴，y轴，z轴的三个空间轴。

在根据第八交点坐标、第九交点坐标、第十交点坐标和第十一交点坐标，确定第一向量和第二向量之后，根据第一向量和第二向量，对基坐标系的x轴方向、y轴方向和z轴方向进行确定。

具体地，设第八交点为A，设第九交点为B，设第十交点为C，设第十一交点为D，则第一向量为第二向量为/>以第二向量/>作为机器人的基坐标系的x轴方向/>从而，第一向量/>和第二向量/>可以构成XOY平面，之后，通过叉乘可以确定z轴方向/>最后计算z轴方向/>最后根据/>和/>也即/>和/>的叉乘，确定y轴方向/>从而完成对x轴方向、y轴方向和z轴方向的矫正，即完成对基坐标系的矫正。

本发明实施例通过光电传感器，对机器人的工具坐标系进行自动校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，现有的人工校准往往需要10分钟以上的校准时间，而本发明提供的自动校准仅需要15秒到60秒的时间，即可完成校准，提高了校准效率。

在上述任一技术方案中，标定机器人的工具坐标系，包括：在基坐标系中，示教第一点；由第一点出发，沿z轴的负方向示教第二点；由第二点出发，沿x轴的正方向示教第三点，根据第一点、第二点和第三点标定工具坐标系。

在该技术方案中，在机器人工作过程中，需要对机器人的工具的坐标值进行准确设定，从而保证机器人加工精度和加工准确度。其中，机器人的工具的坐标值，是在工具坐标系中的坐标值，因此，在机器人工作前，需要对工具坐标系进行标定。

其中，可以通过三点法来标定机器人的工具坐标系。具体地，首先，将机器人工具调整至基本垂直于底面的角度，然后，在机器人的运动空间内，选取运动范围充足的第一点，进行示教，该第一点的坐标是基坐标系下中的一个点。

然后，沿基坐标系的z轴方向，控制机器人带动工具向下一段距离，示教此时工具到达第二点，接下来，沿基坐标系的x轴方向，控制机器人带动工具移动一端距离，示教此时工具到达的第三点。

至此，第一点-第二点-第三点彼此连接，在空间内形成一个直角三角形的轨迹，该直角三角形的垂直于水平面的直角边为工具坐标系的z轴方向，以平行于水平面的直角边为工具坐标系的x轴方向，并在x轴所在平面内，确定与x轴和z轴均垂直的一条直线，确定为工具坐标系的y轴方向，至此完成对机器人的工具坐标系的标定。

本发明第二方面提供了一种机器人的工具坐标的校准装置，机器人包括光电传感器，光电传感器用于产生光线，校准装置包括：控制模块，用于响应于工具校准指令，控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动；获取模块，用于获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息；校准模块，用于根据第一坐标信息，校准工具的坐标值。

在该技术方案中，当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，在另一些实施方式中，操作人员可以通过触发校准按键的方式，向机器人发送该工具校准指令，其中该工具校准指令用于指示机器人重新校准工具的坐标值。

在检测到工具校准指令后，控制机器人按照预设的方式运动，从而带动机器人的法兰上安装的工具在空间中运动以形成第一轨迹，在工具运动的过程中，工具会与光电传感器射出的激光光线相接触，当工具穿过光线时，光电传感器能够获取工具与光线之间的交点坐标，得到第一坐标信息。

能够理解的是，为了提高工具坐标的校准精度，在校准工具的坐标值时，可以在工具的尖端处设置一个圆柱体或圆锥体的定位结构。

其中，在机器人按照第一轨迹驱动工具运动时，工具会多次与光电传感器发射的光线相交，同时，机器人会记录自身运动的方向和距离，从而在空间中形成多个向量，这些向量与光线的交点坐标均为第一坐标信息，因此，根据第一坐标信息和向量，能够确定出当前工具的实际坐标，从而与工具的原始坐标之间进行比较，完成工具的坐标值的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的工具校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，工具校准软件是预先编写的机器人校准程序，该工具校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该工具校准程序可以在接收到工具校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

本发明第三方面提供了一种机器人，包括：存储器，用于存储程序或指令；处理器，用于执行程序或指令时实现如上述任一技术方案中提供的校准方法的步骤，因此，该机器人同时包括如上述任一技术方案中提供的校准方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

本发明第四方面提供了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案中提供的校准方法的步骤，因此，该可读存储介质同时包括如上述任一技术方案中提供的校准方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

本发明第五方面提供了一种机器人，包括：如上述任一技术方案中提供的机器人的工具坐标的校准装置；和/或如上述任一技术方案中提供的可读存储介质，因此，该机器人同时包括如上述任一技术方案中提供的机器人的工具坐标的校准装置；和/或如上述任一技术方案中提供的可读存储介质的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明实施例的机器人的工具坐标的校准方法的流程图之一；

图2示出了根据本发明实施例的机器人的结构示意图之一；

图3示出了根据本发明实施例的机器人的结构示意图之二；

图4示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之一；

图5示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之二；

图6示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之三；

图7示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之四；

图8示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之五；

图9示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之六；

图10示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之七；

图11示出了根据本发明实施例的机器人的工具坐标的校准方法的流程图之二；

图12示出了根据本发明实施例的机器人的工具坐标的校准方法的流程图之三；

图13示出了根据本发明实施例的校准装置的结构框图。

其中，图1至图10和图13中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

200机器人，202机器人本体，204工具，206光电传感器，208工件，1300校准装置，1302控制模块，1304获取模块，1306校准模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图13描述根据本发明一些实施例所述机器人的工具坐标的校准方法和装置、机器人和存储介质。

实施例一

在本发明的一些实施例中，提供了一种机器人的工具坐标的校准方法，机器人包括光电传感器，光电传感器用于产生光线，图1示出了根据本发明实施例的机器人的工具坐标的校准方法的流程图之一，如图1所示，方法包括：

步骤102，响应于工具校准指令，控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息；

步骤104，根据第一坐标信息，校准工具的坐标值。

在本发明实施例中，图2示出了根据本发明实施例的机器人的结构示意图之一，图3示出了根据本发明实施例的机器人的结构示意图之二，如图2和图3所示，机器人200包括：机器人本体202，工具204，光电传感器206，工件208。其中，机器人本体202带动工具204运动，从而对工件208进行加工，光电传感器206用于对机器人的工具坐标值进行校准。

当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，在另一些实施方式中，操作人员可以通过触发校准按键的方式，向机器人发送该工具校准指令，其中该工具校准指令用于指示机器人重新校准工具的坐标值。

在检测到工具校准指令后，控制机器人按照预设的方式运动，从而带动机器人的法兰上安装的工具在空间中运动以形成第一轨迹，在工具运动的过程中，工具会与光电传感器射出的激光光线相接触，当工具穿过光线时，光电传感器能够获取工具与光线之间的交点坐标，得到第一坐标信息。

能够理解的是，为了提高工具坐标的校准精度，在校准工具的坐标值时，可以在工具的尖端处设置一个圆柱体或圆锥体的定位结构。

其中，在机器人按照第一轨迹驱动工具运动时，工具会多次与光电传感器发射的光线相交，同时，机器人会记录自身运动的方向和距离，从而在空间中形成多个向量，这些向量与光线的交点坐标均为第一坐标信息，因此，根据第一坐标信息和向量，能够确定出当前工具的实际坐标，从而与工具的原始坐标之间进行比较，完成工具的坐标值的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的工具校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，工具校准软件是预先编写的机器人校准程序，该工具校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该工具校准程序可以在接收到工具校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

本申请通过在机器人的工具发生改变或碰撞，可能导致工具坐标发生变化时，对工具坐标进行自动的再校准，从而保证工具坐标值准确无误，能够保证机器人的加工精度，提高机器人的工作效率和加工良品率。

在本发明的一些实施例中，在响应于工具校准指令之前，方法还包括：确定工具的原始坐标值。

在本发明实施例中，当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，也就是说，在机器人的工具偏离原始坐标值时，需要对机器人的工具坐标进行重新标定或者重新校准。

因此，在重新校准前，机器人记录有工具的原始坐标值，该原始坐标值也即机器人在更换工具之前，或工具发生碰撞之前，机器人的工具的坐标值，该坐标值可以在机器人开始加工工作前进行标定和校准，也可以在机器人更换工具后进行标定和校准。

通过记录该原始坐标值，一方面能够保证机器人加工过程中工具运动的准确性，另一方面能够在机器人更换工具或工具发生碰撞后快速进行校准，提高机器人的工作效率。

在本发明的一些实施例中，光线包括第一光线和第二光线，其中，第一光线和第二光线垂直相交，第一光线和第二光线的交点为参考点；

确定工具的原始坐标值，包括：根据参考点标定机器人的原点坐标；控制机器人驱动工具由原点坐标出发，在第一水平面中按照第二轨迹运动，得到工具与第一光线和第二光线的第一交点坐标；控制机器人驱动工具在第二水平面中按照第三轨迹运动运动，得到工具与第一光线和第二光线的第二交点坐标；控制机器人驱动工具按照第四轨迹运动，得到工具与第一光线和第二光线的第三交点坐标；根据第一交点坐标、第二交点坐标和第三交点坐标确定原始坐标值。

在本发明实施例中，光电传感器包括两个激光探头，这两个激光探头分别射出激光光线，具体为第一光线，和第二光线。其中，第一光线和第二光线处于相同的水平面上，且第一光线和第二光线相互垂直并相交，从而在一个水平面上形成“十字”型的光线分布。第一光线和第二光线的交点被设置为参考点，当机器人的工具运动至参考点时，工具同时与第一光线、第二光线相交，此时，第一激光探头和第二激光探头同时采集到工具的位置信息。

在确定工具的原始坐标值，也即对工具的坐标值进行第一次校准时，首先，确定机器人的原点坐标。具体地，首先，将机器人的基坐标系的A、B和C分别设置为0，之后控制机器人将工具运动至参考点，此时，第一光线和第二光线均被机器人的工具遮挡。然后，控制机器人驱动工具向上运动一端距离，该距离通过预设设置。

在工具向上运动一端距离后，得到一个位于原点垂直上方的点，这个点即设定为机器人的原点。其中，由于光电传感器已知参考点的坐标值，因此根据参考点的坐标值的基础上，根据机器人向上运动的距离增加z轴数据，即可得到机器人的原点坐标。

在确定原点坐标后，控制机器人在第一水平面中，驱动工具在第一水平面的空间范围内，运动出第三轨迹，该第三轨迹同时与第一光线和第二光线相交，从而得到第一交点坐标，其中，第一交点坐标包括工具与第一光线的交点坐标，还包括工具与第二光线的交点坐标。

能够理解的是，原点位于第一水平面，因此，第一水平面内的全部点的坐标，包括第一交点坐标，其z轴数据与原点相同。同时，机器人的工具坐标为笛卡尔坐标系下的坐标，其结构为：DECL GLOBAL FRAME Tcp_ToolOffset＝{X 0.0，Y 0.0，Z 0.0，A 0.0，B 0.0，C0.0}。

接着，控制机器人驱动工具向下运动一段距离，到达第二水平面，具体地，图4示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之一，图5示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之二，如图4和图5所示，在第二水平面内，控制机器人在第二水平面中，驱动工具在第二水平面的空间范围内，运动出第四轨迹，该第四轨迹同样与第一光线和第二光线相交，从而得到第二交点坐标，其中，第二交点坐标包括工具与第一光线的交点坐标，还包括工具与第二光线的交点坐标。

能够理解的是，第三轨迹和第四轨迹，与第一光线、第二光线的相交方式，和第四轨迹与第一光线、第二光线的相交方式可以相同，举例来说，将十字形交叉的第一光线和第二光线，按照其交点，也即参考点的位置，将这两条光线分割成第一光线的上部和下部，第二光线的左部和右部，则第三轨迹和第四轨迹首先与第一光线的上部、第二光线的左部相交，然后与第一光线的下部、第二光线的右部相交。

在得到第一交点坐标、第二交点坐标后，根据机器人的原点坐标，和机器人驱动工具的运动方向和运动距离，即可计算出工具的当前的坐标值中的x轴坐标和y轴坐标。

之后，控制机器人带动工具再次运动，并形成第四轨迹，第四轨迹与第一光线、第二光线相交的交点坐标，即为第三交点坐标，通过第三交点坐标，能够对工具坐标值中的a、b和c进行确认，从而得到准确的工具坐标值，也即原始坐标值。

最后，图6示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之三，如图6所示，控制机器人带动工具由原点触发做两次垂直运动，从而确定出坐标值中z轴坐标，最终得到工具的完整坐标值。

通过确定并记录工具的原始坐标值，能够保证机器人加工过程中工具运动的准确性，在机器人更换工具或工具发生碰撞后，能够快速进行工具坐标值的校准，提高机器人的工作效率。

在本发明的一些实施例中，第一水平面和第二水平面的高度差为第一差值。

在本发明实施例中，第一水平面与第二水平面之间的高度差，也即第一交点坐标和第二交点坐标之间，z轴坐标的差。通过在不同水平高度，也即不同z轴坐标值下驱动工具与第一光线和第二光线分别相交，即获取不同z轴下工具的x轴坐标和y轴坐标，能够提高工具坐标值矫正的准确性，从而提高机器人的加工精度和加工效率。

在本发明的一些实施例中，校准方法还包括：控制机器人驱动工具由原点运动至参考点；基于第一光线和第二光线均被工具遮挡，确定原始坐标校准完成。

在本发明实施例中，在对机器人工具的原始坐标进行首次校准，或对工具的坐标值进行再次校准后，控制机器人驱动工具运动并返回原点，并从原点出发，控制机器人按照原点坐标和基准点坐标，再次驱动工具运动至参考点。

在驱动完成后，如果第一光线、第二光线都被机器人的工具遮挡，则说明机器人准确地将工具移动至参考点，此时也代表机器人校准的工具坐标值准确无误，机器人的原始坐标校准完成。

在本发明的一些实施例中，第二轨迹和第三轨迹均包括两个半矩形轨迹，第四轨迹为矩形轨迹。

在本发明实施例中，第二轨迹，第三轨迹都包括两个半矩形轨迹，也就是说，机器人驱动工具在第一水平面运动得到两个半矩形的轨迹，并在第二水平面驱动工具运动得到两个半矩形的轨迹。

其中，图7示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之四，如图7所示，一个半矩形轨迹包括3个端点，设3个端点分别为端点a、端点b和端点c，在驱动工具按照半矩形轨迹运动时，驱动工具由端点a出发，向端点b直线运动，此时形成线段ab，然后，驱动工具由端点b出发，向端点c直线运动，形成线段bc。其中，线段ab与第一光线相交，线段bc与第二光线相交，且线段ab与线段bc之间的夹角为90°。

第四轨迹为矩形轨迹，该矩形轨迹同时与第一光线、第二光线相交，并形成为4个交点，其中，矩形轨迹与第一光线相交两次，且两个交点分别位于第一光线与第二光线的交点，也即基准点的两侧，同理，矩形轨迹与第二光线的两个交点同样位于基准点的两侧。

通过驱动工具按照半矩形轨迹运动，能够快速得到工具与光线之间的交点，并方便记录运动的直线距离，从而快速完成对工具坐标值的校准，提高工具坐标值校准的效率。

在本发明的一些实施例中，第一轨迹为矩形轨迹；控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息，包括：

控制机器人驱动工具在第三水平面按照矩形轨迹运动，确定工具与第一光线和第二光线的第四交点坐标；控制机器人驱动工具在第四水平面按照矩形轨迹运动，确定工具与第一光线和第二光线的第五交点坐标，其中，第四水平面与第三水平面的高度差为第二差值；控制机器人驱动工具按照矩形轨迹再次运动，确定工具与第一光线和第二光线的第六交点坐标；控制机器人驱动工具由原点出发垂直运动，以使工具的高度下降第二差值，确定工具与第一光线和第二光线的第七交点坐标。

在本发明实施例中，第一轨迹为矩形轨迹，也即在对机器人的工具的坐标值进行再次校准时，控制机器人驱动工具运动以形成矩形的轨迹。

具体地，图8示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之五，如图8所示，首先，在第三水平面中，机器人带动工具运动，并在第三水平面中形成一个矩形的轨迹M1，该矩形轨迹M1分别与第一光线、第二光线相交两次，得到4个交点坐标，即为第四交点坐标。

然后，控制机器人向上或向下运动一端距离，达到第四水平面，该运动的距离为第二差值，也即第三水平面和第四水平面之间的高度差为第二差值。在第四水平面中，机器人带动工具运动，并在第四水平面中形成一个矩形的轨迹M2，该矩形轨迹同样分别与第一光线、第二光线相交两次，得到4个交点坐标，即为第五交点坐标。

在得到第四交点坐标、第五交点坐标后，根据机器人的原点坐标，和机器人驱动工具的运动方向和运动距离，即可计算出工具的当前的坐标值中的x轴坐标和y轴坐标。

接下来，再次控制机器人带动工具做矩形轨迹的运动，也即使工具再次在控件中画出一个矩形，这个矩形与第一光线、第二光线相交的4个交点的坐标，即为第六交点坐标，通过第六交点坐标，能够对工具坐标值中的a、b和c进行校准。

最后，控制机器人带动工具，由原点触发，垂直下降第二差值的高度，此时，工具与第一光线、第二光线的交点坐标，也即基准点坐标，根据工具移动的第二距离，原点的z轴坐标和基准点坐标，能够对工具的坐标值中的z进行校准。

此时，工具的坐标值中的全部坐标数据均校准完成。校准后的机器人能够更加精确地进行加工工作。

在本发明的一些实施例中，在确定工具的原始坐标值之前，方法还包括：标定机器人的工具坐标系；以及校准机器人的基坐标系。

在本发明实施例中，机器人的坐标系一般包括工具坐标系(tool)和基坐标系(base)，其中，在机器人开始工作前，需要对机器人的工具坐标系进行标定，并对基坐标系进行校准，从而提高机器人的加工精度。

在本发明的一些实施例中，校准机器人的基坐标系，包括：控制机器人驱动工具按照第五轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第二坐标信息；根据第二坐标信息校准基坐标系。

在本发明实施例中，机器人的基坐标系，具体为机器人基座或机器人本体所在的坐标系，同时也是光电传感器的坐标系，该坐标系用于指示机器人的机械臂的位置、角度、姿态等信息。

在机器人进行工作前，对机器人的基坐标进行校准，有利于提高机器人的加工精度，并提高机器人的工作效率。

具体地，首先，控制机器人运动，并带动机器人的法兰上安装的工具在空间中画出第五轨迹，该第五轨迹与光电传感器的激光探头发射的激光光线相交，也即在沿第五轨迹运动时，机器人的工具会穿过激光探头发出的光线，此时，获取机器人的工具与光线之间交点的第二坐标信息，根据该第二坐标信息，能够对机器人的基坐标系进行校准，从而实现高精度的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的基坐标校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，基坐标校准软件是预先编写的机器人校准程序，该基坐标校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该基坐标校准程序可以在接收到基坐标校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

本发明实施例通过光电传感器，对机器人的工具坐标系进行自动校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，现有的人工校准往往需要10分钟以上的校准时间，而本发明提供的自动校准仅需要15秒到60秒的时间，即可完成校准，提高了校准效率。

在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，第五轨迹包括第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹；控制机器人驱动工具按照第五轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第二坐标信息，包括：

控制机器人驱动工具按照第一半矩形轨迹运动，确定工具与第一光线的第八交点坐标，以及工具与第二光线的第九交点坐标；控制机器人驱动工具按照第二半矩形轨迹运动，确定工具与第二光线的第十交点坐标，以及工具与第一光线的第十一交点坐标。

在本发明实施例中，在控制机器人带动工具，沿第五轨迹运动的过程中，具体地，首先，控制机器人按照第一半矩形轨迹，驱动工具在控件中运动，第一半矩形轨迹与第一光线和第二光线分别相交，得到第八交点坐标，和第九交点坐标。

然后，控制机器人按照第二半矩形轨迹，驱动工具在控件中运动，第二半矩形轨迹同样与第一光线和第二光线分别相交，得到第十交点坐标，和第十一交点坐标。

能够理解的是，第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹与第一光线、第二光线的相交方式不同，举例来说，将十字形交叉的第一光线和第二光线，按照其交点，也即参考点的位置，将这两条光线分割成第一光线的上部和下部，第二光线的左部和右部，第一半矩形轨迹与第一光线的上部、第二光线的左部相交，第二半矩形轨迹与第一光线的下部、第二光线的右部相交。

通过驱动工具按照半矩形轨迹运动，能够快速得到工具与光线之间的交点，并方便记录运动的直线距离，从而快速完成对基坐标系的校准，提高基坐标系校准的效率。

在本发明的一些实施例中，根据第二坐标信息校准基坐标系，包括：根据第十一交点坐标和第八交点坐标，确定第一向量；根据第九交点坐标和第十交点坐标，确定第二向量；根据第一向量和第二向量校准基坐标系。

在本发明实施例中，在得到第二坐标信息后，分别根据第八交点坐标、第九交点坐标、第十交点坐标和第十一交点坐标，确定第一向量和第二向量。

具体地，图9示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之六，如图9所示，设第八交点为A，设第九交点为B，设第十交点为C，设第十一交点为D，则第一向量为第二向量为/>根据第一向量/>和第二向量/>可以构成对应的平面，从而对机器人的基坐标系进行校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，同时该过程中无需人工介入，能够有效降低校准所需的时间，提高了校准效率。

在本发明的一些实施例中，基坐标系包括x轴、y轴和z轴；根据第一向量和第二向量校准基坐标系，包括：根据第一向量和第二向量校准基坐标系，包括：根据第二向量确定x轴方向；根据x轴方向、第一向量和第二向量，确定对应的XOY平面；基于XOY平面、根据第一向量和第二向量的叉乘确定z轴方向；根据z轴方向和x轴方向确定y轴方向，以校准基坐标系。

在本发明实施例中，基坐标系为标准的xyz空间坐标系，其具体包括x轴，y轴，z轴的三个空间轴。

在根据第八交点坐标、第九交点坐标、第十交点坐标和第十一交点坐标，确定第一向量和第二向量之后，根据第一向量和第二向量，对基坐标系的x轴方向、y轴方向和z轴方向进行确定。

具体地，设第八交点为A，设第九交点为B，设第十交点为C，设第十一交点为D，则第一向量为第二向量为/>以第二向量/>作为机器人的基坐标系的x轴方向/>从而，第一向量/>和第二向量/>可以构成XOY平面，之后，通过叉乘可以确定z轴方向/>最后计算z轴方向/>最后根据/>和/>也即/>和/>的叉乘，确定y轴方向/>从而完成对x轴方向、y轴方向和z轴方向的矫正，即完成对基坐标系的矫正。

本发明实施例通过光电传感器，对机器人的工具坐标系进行自动校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，现有的人工校准往往需要10分钟以上的校准时间，而本发明提供的自动校准仅需要15秒到60秒的时间，即可完成校准，提高了校准效率。

在本发明的一些实施例中，标定机器人的工具坐标系，包括：在基坐标系中，示教第一点；由第一点出发，沿z轴的负方向示教第二点；由第二点出发，沿x轴的正方向示教第三点，根据第一点、第二点和第三点标定工具坐标系。

在本发明实施例中，在机器人工作过程中，需要对机器人的工具的坐标值进行准确设定，从而保证机器人加工精度和加工准确度。其中，机器人的工具的坐标值，是在工具坐标系中的坐标值，因此，在机器人工作前，需要对工具坐标系进行标定。

其中，可以通过三点法来标定机器人的工具坐标系。具体地，图10示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之七，如图10所示，首先，将机器人工具调整至基本垂直于底面的角度，然后，在机器人的运动空间内，选取运动范围充足的第一点A，进行示教，该第一点的坐标是基坐标系下中的一个点。

然后，沿基坐标系的z轴方向，控制机器人带动工具向下一段距离，示教此时工具到达第二点B，接下来，沿基坐标系的x轴方向，控制机器人带动工具移动一端距离，示教此时工具到达的第三点C。

至此，第一点A-第二点B-第三点C彼此连接，在空间内形成一个直角三角形的轨迹，该直角三角形的垂直于水平面的直角边为工具坐标系的z轴方向，以平行于水平面的直角边为工具坐标系的x轴方向，并在x轴所在平面内，确定与x轴和z轴均垂直的一条直线，确定为工具坐标系的y轴方向，至此完成对机器人的工具坐标系的标定。

实施例二

在本发明的一些实施例中，机器人自动校准工具的流程包括：

步骤1：通过手动方式粗标定当前机器人工具坐标系Tool。

步骤2：通过手动方式标定当前机器人基坐标系Base。

步骤3：通过三点法标定当前机器人的工具坐标系Tool方向。具体地，先将机器人工具调整到基本垂直于地面，然后在运动空间充足的地方示教第一点，然后以Base.Z方向向下移动一段距离示教第二个点，然后以Base.X的方向移动一段距离示教第三个点，这样在空间中行程了一个直角三角形，从而可得以向下的边为Tool的Z方向，以水平的边为Tool的Y方向。

步骤4：移动机器人到光电传感器的十字交叉点，并示教为参考点，然后往上移动一段距离示教为Home点。

步骤5：在软件界面中勾选校准5D，然后一键运行“首次校准工具程序(程序名为tac_onekey.src)”。在首次校准工具程序中，具体分为三大步骤，具体如下：

步骤5.1：将Base.A、Base.B和Base.C分别设置为0，然后从Home点出发向下运动先走两个半矩形运动校准一次Base坐标系的方向，接着向下运动一段距离H，再走两个半矩形运动，根据四个半矩形运动记录的中断值，可以校准工具的方向。然后再走一个矩形运动，可再次计算出参考点的X和Y值，接着再走两个向下的垂直运动，可再次计算出参考点的Z值，最后回到Home点。以上运动程序的程序名为tac_init.src。

步骤5.2：步骤5.1中的tac_init.src运行正常完成后，从Home点出发，向下运动到参考点，再次确认是否可以同时点亮两个激光传感器。确认1s后，回到home点。以上运动程序的程序名为tac_view_pos.src。

步骤5.3：步骤5.2中的tac_view_pos.src运行正常完成后，从Home点出发，向下运动先走两个矩形运动，两个矩形相差一个高度差H，可实现校准机器人工具坐标的B和C方向，再走一个矩形运动，可实现校准机器人工具坐标的X值和Y值，最后走两个向下的垂直运动，可再次计算出机器人工具坐标的Z值。以上运动程序的程序名为tac_cal.src。

步骤6：首次校准正常完成后，移动机器人，使得工具末端和空间中固定点相对齐后，示教该点为验证点，并在界面中勾选跳过验证点运动。

步骤7：当工作一段时间更换工具或工具发生碰撞等原因，可以再次运行“骤5.3中的tac_cal.src程序，从而再次校准工具，使得校准后的工具值与空间中的物理工具相一致。

实施例三

在本发明的一些实施例中，图11示出了根据本发明实施例的机器人的工具坐标的校准方法的流程图之二，如图11所示，对机器人的工具坐标进行校准时，主流程如下：

步骤1102，示教工具坐标Tool；

步骤1104，示教基坐标Base；

步骤1106，示教工具方向；

步骤1108，示教参考点和Home点；

步骤1110，首次校准工具坐标；

在步骤1110中，默认勾选校准5D；

步骤1112，在加工过程中，再次校准工具坐标。

在步骤1112中，在加工过程中，如果发生了工具更换、工具碰撞等情况，可再次校准工具坐标，使得校准后的工具值与空间中的物理工具相一致。

其中，图12示出了根据本发明实施例的机器人的工具坐标的校准方法的流程图之三，如图12所示，首次校准工具坐标的流程如下：

步骤1202，运行tac_init.src；

在步骤1202中，tac_init.src程序为校准工具方向、Base方向和校准参考点的程序。

步骤1204，判断是否实现了校准工具方向Base方向和校准参考点；是则进入步骤1208，否则进入步骤1206；

步骤1206，根据报错信息进行错误操作修改；

步骤1208，运行tac_view_pos.src；

步骤1210，判断参考点是否无误；是则进入步骤1212，否则进入步骤1206；

步骤1212，运行tac_cal.src；

步骤1214，判断是否完成机器人工具的B、C、X、Y、Z的校准；是则结束，否则进入步骤1206。

实施例四

在本发明的一些实施例中，提供了一种机器人的工具坐标的校准装置，机器人包括光电传感器，光电传感器用于产生光线，图13示出了根据本发明实施例的校准装置的结构框图，如图13所示，校准装置1300包括：

控制模块1302，用于响应于工具校准指令，控制机器人驱动工具按照第一轨迹运动；获取模块1304，用于获取工具穿过光线时的交点的第一坐标信息；校准模块1306，用于根据第一坐标信息，校准工具的坐标值。

在本发明实施例中，当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，在另一些实施方式中，操作人员可以通过触发校准按键的方式，向机器人发送该工具校准指令，其中该工具校准指令用于指示机器人重新校准工具的坐标值。

在检测到工具校准指令后，控制机器人按照预设的方式运动，从而带动机器人的法兰上安装的工具在空间中运动以形成第一轨迹，在工具运动的过程中，工具会与光电传感器射出的激光光线相接触，当工具穿过光线时，光电传感器能够获取工具与光线之间的交点坐标，得到第一坐标信息。

能够理解的是，为了提高工具坐标的校准精度，在校准工具的坐标值时，可以在工具的尖端处设置一个圆柱体或圆锥体的定位结构。

其中，在机器人按照第一轨迹驱动工具运动时，工具会多次与光电传感器发射的光线相交，同时，机器人会记录自身运动的方向和距离，从而在空间中形成多个向量，这些向量与光线的交点坐标均为第一坐标信息，因此，根据第一坐标信息和向量，能够确定出当前工具的实际坐标，从而与工具的原始坐标之间进行比较，完成工具的坐标值的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的工具校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，工具校准软件是预先编写的机器人校准程序，该工具校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该工具校准程序可以在接收到工具校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

在本发明的一些实施例中，校准装置还包括：确定模块，用于确定工具的原始坐标值。

在本发明实施例中，当机器人的工具发生更换，或者机器人的工具在加工工作过程中发生了碰撞等情况时，机器人可以根据工具变动生成对应的工具校准指令，也就是说，在机器人的工具偏离原始坐标值时，需要对机器人的工具坐标进行重新标定或者重新校准。

因此，在重新校准前，机器人记录有工具的原始坐标值，该原始坐标值也即机器人在更换工具之前，或工具发生碰撞之前，机器人的工具的坐标值，该坐标值可以在机器人开始加工工作前进行标定和校准，也可以在机器人更换工具后进行标定和校准。

通过记录该原始坐标值，一方面能够保证机器人加工过程中工具运动的准确性，另一方面能够在机器人更换工具或工具发生碰撞后快速进行校准，提高机器人的工作效率。

在本发明的一些实施例中，光线包括第一光线和第二光线，其中，第一光线和第二光线垂直相交，第一光线和第二光线的交点为参考点；

确定模块还用于：根据参考点标定机器人的原点坐标；控制机器人驱动工具由原点坐标出发，在第一水平面中按照第二轨迹运动，得到工具与第一光线和第二光线的第一交点坐标；控制机器人驱动工具在第二水平面中按照第三轨迹运动运动，得到工具与第一光线和第二光线的第二交点坐标；控制机器人驱动工具按照第四轨迹运动，得到工具与第一光线和第二光线的第三交点坐标；根据第一交点坐标、第二交点坐标和第三交点坐标确定原始坐标值。

在本发明实施例中，光电传感器包括两个激光探头，这两个激光探头分别射出激光光线，具体为第一光线，和第二光线。其中，第一光线和第二光线处于相同的水平面上，且第一光线和第二光线相互垂直并相交，从而在一个水平面上形成“十字”型的光线分布。第一光线和第二光线的交点被设置为参考点，当机器人的工具运动至参考点时，工具同时与第一光线、第二光线相交，此时，第一激光探头和第二激光探头同时采集到工具的位置信息。

在确定工具的原始坐标值，也即对工具的坐标值进行第一次校准时，首先，确定机器人的原点坐标。具体地，首先，将机器人的基坐标系的A、B和C分别设置为0，之后控制机器人将工具运动至参考点，此时，第一光线和第二光线均被机器人的工具遮挡。然后，控制机器人驱动工具向上运动一端距离，该距离通过预设设置。

在工具向上运动一端距离后，得到一个位于原点垂直上方的点，这个点即设定为机器人的原点。其中，由于光电传感器已知参考点的坐标值，因此根据参考点的坐标值的基础上，根据机器人向上运动的距离增加z轴数据，即可得到机器人的原点坐标。

在确定原点坐标后，控制机器人在第一水平面中，驱动工具在第一水平面的空间范围内，运动出第三轨迹，该第三轨迹同时与第一光线和第二光线相交，从而得到第一交点坐标，其中，第一交点坐标包括工具与第一光线的交点坐标，还包括工具与第二光线的交点坐标。

能够理解的是，原点位于第一水平面，因此，第一水平面内的全部点的坐标，包括第一交点坐标，其z轴数据与原点相同。同时，机器人的工具坐标为笛卡尔坐标系下的坐标，其结构为：DECL GLOBAL FRAME Tcp_ToolOffset＝{X 0.0，Y 0.0，Z 0.0，A 0.0，B 0.0，C0.0}。

接着，控制机器人驱动工具向下运动一段距离，到达第二水平面，具体地，图4示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之一，图5示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之二，如图4和图5所示，在第二水平面内，控制机器人在第二水平面中，驱动工具在第二水平面的空间范围内，运动出第四轨迹，该第四轨迹同样与第一光线和第二光线相交，从而得到第二交点坐标，其中，第二交点坐标包括工具与第一光线的交点坐标，还包括工具与第二光线的交点坐标。

能够理解的是，第三轨迹和第四轨迹，与第一光线、第二光线的相交方式，和第四轨迹与第一光线、第二光线的相交方式可以相同，举例来说，将十字形交叉的第一光线和第二光线，按照其交点，也即参考点的位置，将这两条光线分割成第一光线的上部和下部，第二光线的左部和右部，则第三轨迹和第四轨迹首先与第一光线的上部、第二光线的左部相交，然后与第一光线的下部、第二光线的右部相交。

在得到第一交点坐标、第二交点坐标后，根据机器人的原点坐标，和机器人驱动工具的运动方向和运动距离，即可计算出工具的当前的坐标值中的x轴坐标和y轴坐标。

之后，控制机器人带动工具再次运动，并形成第四轨迹，第四轨迹与第一光线、第二光线相交的交点坐标，即为第三交点坐标，通过第三交点坐标，能够对工具坐标值中的a、b和c进行确认，从而得到准确的工具坐标值，也即原始坐标值。

最后，图6示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之三，如图6所示，控制机器人带动工具由原点触发做两次垂直运动，从而确定出坐标值中z轴坐标，最终得到工具的完整坐标值。

通过确定并记录工具的原始坐标值，能够保证机器人加工过程中工具运动的准确性，在机器人更换工具或工具发生碰撞后，能够快速进行工具坐标值的校准，提高机器人的工作效率。

在本发明的一些实施例中，第一水平面和第二水平面的高度差为第一差值。

在本发明实施例中，第一水平面与第二水平面之间的高度差，也即第一交点坐标和第二交点坐标之间，z轴坐标的差。通过在不同水平高度，也即不同z轴坐标值下驱动工具与第一光线和第二光线分别相交，即获取不同z轴下工具的x轴坐标和y轴坐标，能够提高工具坐标值矫正的准确性，从而提高机器人的加工精度和加工效率。

在本发明的一些实施例中，控制模块还用于控制机器人驱动工具由原点运动至参考点；确定模块还用于基于第一光线和第二光线均被工具遮挡，确定原始坐标校准完成。

在本发明实施例中，在对机器人工具的原始坐标进行首次校准，或对工具的坐标值进行再次校准后，控制机器人驱动工具运动并返回原点，并从原点出发，控制机器人按照原点坐标和基准点坐标，再次驱动工具运动至参考点。

在驱动完成后，如果第一光线、第二光线都被机器人的工具遮挡，则说明机器人准确地将工具移动至参考点，此时也代表机器人校准的工具坐标值准确无误，机器人的原始坐标校准完成。

在本发明的一些实施例中，第二轨迹和第三轨迹均包括两个半矩形轨迹，第四轨迹为矩形轨迹。

在本发明实施例中，第二轨迹，第三轨迹都包括两个半矩形轨迹，也就是说，机器人驱动工具在第一水平面运动得到两个半矩形的轨迹，并在第二水平面驱动工具运动得到两个半矩形的轨迹。

其中，图7示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之四，如图7所示，一个半矩形轨迹包括3个端点，设3个端点分别为端点a、端点b和端点c，在驱动工具按照半矩形轨迹运动时，驱动工具由端点a出发，向端点b直线运动，此时形成线段ab，然后，驱动工具由端点b出发，向端点c直线运动，形成线段bc。其中，线段ab与第一光线相交，线段bc与第二光线相交，且线段ab与线段bc之间的夹角为90°。

第四轨迹为矩形轨迹，该矩形轨迹同时与第一光线、第二光线相交，并形成为4个交点，其中，矩形轨迹与第一光线相交两次，且两个交点分别位于第一光线与第二光线的交点，也即基准点的两侧，同理，矩形轨迹与第二光线的两个交点同样位于基准点的两侧。

通过驱动工具按照半矩形轨迹运动，能够快速得到工具与光线之间的交点，并方便记录运动的直线距离，从而快速完成对工具坐标值的校准，提高工具坐标值校准的效率。

在本发明的一些实施例中，第一轨迹为矩形轨迹；控制模块还用于：

控制机器人驱动工具在第三水平面按照矩形轨迹运动，确定工具与第一光线和第二光线的第四交点坐标；控制机器人驱动工具在第四水平面按照矩形轨迹运动，确定工具与第一光线和第二光线的第五交点坐标，其中，第四水平面与第三水平面的高度差为第二差值；控制机器人驱动工具按照矩形轨迹再次运动，确定工具与第一光线和第二光线的第六交点坐标；控制机器人驱动工具由原点出发垂直运动，以使工具的高度下降第二差值，确定工具与第一光线和第二光线的第七交点坐标。

在本发明实施例中，第一轨迹为矩形轨迹，也即在对机器人的工具的坐标值进行再次校准时，控制机器人驱动工具运动以形成矩形的轨迹。

具体地，图8示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之五，如图8所示，首先，在第三水平面中，机器人带动工具运动，并在第三水平面中形成一个矩形的轨迹，该矩形轨迹分别与第一光线、第二光线相交两次，得到4个交点坐标，即为第四交点坐标。

然后，控制机器人向上或向下运动一端距离，达到第四水平面，该运动的距离为第二差值，也即第三水平面和第四水平面之间的高度差为第二差值。在第四水平面中，机器人带动工具运动，并在第四水平面中形成一个矩形的轨迹，该矩形轨迹同样分别与第一光线、第二光线相交两次，得到4个交点坐标，即为第五交点坐标。

在得到第四交点坐标、第五交点坐标后，根据机器人的原点坐标，和机器人驱动工具的运动方向和运动距离，即可计算出工具的当前的坐标值中的x轴坐标和y轴坐标。

接下来，再次控制机器人带动工具做矩形轨迹的运动，也即使工具再次在控件中画出一个矩形，这个矩形与第一光线、第二光线相交的4个交点的坐标，即为第六交点坐标，通过第六交点坐标，能够对工具坐标值中的a、b和c进行校准。

最后，控制机器人带动工具，由原点触发，垂直下降第二差值的高度，此时，工具与第一光线、第二光线的交点坐标，也即基准点坐标，根据工具移动的第二距离，原点的z轴坐标和基准点坐标，能够对工具的坐标值中的z进行校准。

此时，工具的坐标值中的全部坐标数据均校准完成。校准后的机器人能够更加精确地进行加工工作。

在本发明的一些实施例中，校准装置还包括：标定模块，用于标定机器人的工具坐标系；校准模块还用于校准机器人的基坐标系。

在本发明实施例中，机器人的坐标系一般包括工具坐标系(tool)和基坐标系(base)，其中，在机器人开始工作前，需要对机器人的工具坐标系进行标定，并对基坐标系进行校准，从而提高机器人的加工精度。

在本发明的一些实施例中，校准模块还用于控制机器人驱动工具按照第五轨迹运动，获取工具穿过光线时的交点的第二坐标信息；根据第二坐标信息校准基坐标系。

在本发明实施例中，机器人的基坐标系，具体为机器人基座或机器人本体所在的坐标系，同时也是光电传感器的坐标系，该坐标系用于指示机器人的机械臂的位置、角度、姿态等信息。

在机器人进行工作前，对机器人的基坐标进行校准，有利于提高机器人的加工精度，并提高机器人的工作效率。

具体地，首先，控制机器人运动，并带动机器人的法兰上安装的工具在空间中画出第五轨迹，该第五轨迹与光电传感器的激光探头发射的激光光线相交，也即在沿第五轨迹运动时，机器人的工具会穿过激光探头发出的光线，此时，获取机器人的工具与光线之间交点的第二坐标信息，根据该第二坐标信息，能够对机器人的基坐标系进行校准，从而实现高精度的校准。

能够理解的是，在本发明实施例中，可以通过机器人的基坐标校准软件，自动实现上述校准的操作过程，其中，基坐标校准软件是预先编写的机器人校准程序，该基坐标校准程序安装在机器人的控制设备或与机器人进行指令数据交互的上位机上，该基坐标校准程序可以在接收到基坐标校准指令后，运行对应的校准程序，从而对需要校准的坐标或坐标系进行自动校准。

本发明实施例通过光电传感器，对机器人的工具坐标系进行自动校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，现有的人工校准往往需要10分钟以上的校准时间，而本发明提供的自动校准仅需要15秒到60秒的时间，即可完成校准，提高了校准效率。

在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，第五轨迹包括第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹；控制模块还用于：

控制机器人驱动工具按照第一半矩形轨迹运动，确定工具与第一光线的第八交点坐标，以及工具与第二光线的第九交点坐标；控制机器人驱动工具按照第二半矩形轨迹运动，确定工具与第二光线的第十交点坐标，以及工具与第一光线的第十一交点坐标。

在本发明实施例中，在控制机器人带动工具，沿第五轨迹运动的过程中，具体地，首先，控制机器人按照第一半矩形轨迹，驱动工具在控件中运动，第一半矩形轨迹与第一光线和第二光线分别相交，得到第八交点坐标，和第九交点坐标。

然后，控制机器人按照第二半矩形轨迹，驱动工具在控件中运动，第二半矩形轨迹同样与第一光线和第二光线分别相交，得到第十交点坐标，和第十一交点坐标。

能够理解的是，第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹与第一光线、第二光线的相交方式不同，举例来说，将十字形交叉的第一光线和第二光线，按照其交点，也即参考点的位置，将这两条光线分割成第一光线的上部和下部，第二光线的左部和右部，第一半矩形轨迹与第一光线的上部、第二光线的左部相交，第二半矩形轨迹与第一光线的下部、第二光线的右部相交。

通过驱动工具按照半矩形轨迹运动，能够快速得到工具与光线之间的交点，并方便记录运动的直线距离，从而快速完成对基坐标系的校准，提高基坐标系校准的效率。

在本发明的一些实施例中，校准模块还用于：根据第十一交点坐标和第八交点坐标，确定第一向量；根据第九交点坐标和第十交点坐标，确定第二向量；根据第一向量和第二向量校准基坐标系。

在本发明实施例中，在得到第二坐标信息后，分别根据第八交点坐标、第九交点坐标、第十交点坐标和第十一交点坐标，确定第一向量和第二向量。

具体地，图9示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之六，如图9所示，设第八交点为A，设第九交点为B，设第十交点为C，设第十一交点为D，则第一向量为第二向量为/>根据第一向量/>和第二向量/>可以构成对应的平面，从而对机器人的基坐标系进行校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，同时该过程中无需人工介入，能够有效降低校准所需的时间，提高了校准效率。

在本发明的一些实施例中，基坐标系包括x轴、y轴和z轴；校准模块还用于：根据第一向量和第二向量校准基坐标系，包括：根据第二向量确定x轴方向；根据x轴方向、第一向量和第二向量，确定对应的XOY平面；基于XOY平面、根据第一向量和第二向量的叉乘确定z轴方向；根据z轴方向和x轴方向确定y轴方向，以校准基坐标系。

在本发明实施例中，基坐标系为标准的xyz空间坐标系，其具体包括x轴，y轴，z轴的三个空间轴。

在根据第八交点坐标、第九交点坐标、第十交点坐标和第十一交点坐标，确定第一向量和第二向量之后，根据第一向量和第二向量，对基坐标系的x轴方向、y轴方向和z轴方向进行确定。

具体地，设第八交点为A，设第九交点为B，设第十交点为C，设第十一交点为D，则第一向量为第二向量为/>以第二向量/>作为机器人的基坐标系的x轴方向/>从而，第一向量/>和第二向量/>可以构成XOY平面，之后，通过叉乘可以确定z轴方向/>最后计算z轴方向/>最后根据/>和/>也即/>和/>的叉乘，确定y轴方向/>从而完成对x轴方向、y轴方向和z轴方向的矫正，即完成对基坐标系的矫正。

本发明实施例通过光电传感器，对机器人的工具坐标系进行自动校准，因此能够实现高精度且高效率的自动校准，现有的人工校准往往需要10分钟以上的校准时间，而本发明提供的自动校准仅需要15秒到60秒的时间，即可完成校准，提高了校准效率。

在本发明的一些实施例中，标定模块还用于：在基坐标系中，示教第一点；由第一点出发，沿z轴的负方向示教第二点；由第二点出发，沿x轴的正方向示教第三点，根据第一点、第二点和第三点标定工具坐标系。

在本发明实施例中，在机器人工作过程中，需要对机器人的工具的坐标值进行准确设定，从而保证机器人加工精度和加工准确度。其中，机器人的工具的坐标值，是在工具坐标系中的坐标值，因此，在机器人工作前，需要对工具坐标系进行标定。

其中，可以通过三点法来标定机器人的工具坐标系。具体地，图10示出了根据本发明实施例的工具的运动轨迹示意图之七，如图10所示，首先，将机器人工具调整至基本垂直于底面的角度，然后，在机器人的运动空间内，选取运动范围充足的第一点，进行示教，该第一点的坐标是基坐标系下中的一个点。

然后，沿基坐标系的z轴方向，控制机器人带动工具向下一段距离，示教此时工具到达第二点，接下来，沿基坐标系的x轴方向，控制机器人带动工具移动一端距离，示教此时工具到达的第三点。

至此，第一点-第二点-第三点彼此连接，在空间内形成一个直角三角形的轨迹，该直角三角形的垂直于水平面的直角边为工具坐标系的z轴方向，以平行于水平面的直角边为工具坐标系的x轴方向，并在x轴所在平面内，确定与x轴和z轴均垂直的一条直线，确定为工具坐标系的y轴方向，至此完成对机器人的工具坐标系的标定。

实施例五

在本发明的一些实施例中，提供了一种机器人，包括：存储器，用于存储程序或指令；处理器，用于执行程序或指令时实现如上述任一实施例中提供的校准方法的步骤，因此，该机器人同时包括如上述任一实施例中提供的校准方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

实施例六

在本发明的一些实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一实施例中提供的校准方法的步骤，因此，该可读存储介质同时包括如上述任一实施例中提供的校准方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

实施例七

在本发明的一些实施例中，提供了一种机器人，包括：如上述任一实施例中提供的机器人的工具坐标的校准装置；和/或如上述任一实施例中提供的可读存储介质，因此，该机器人同时包括如上述任一实施例中提供的机器人的工具坐标的校准装置；和/或如上述任一实施例中提供的可读存储介质的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种机器人的工具坐标的校准方法，其特征在于，所述机器人包括光电传感器，所述光电传感器用于产生光线，所述光线包括第一光线和第二光线，其中，所述第一光线和所述第二光线垂直相交，所述第一光线和所述第二光线的交点为参考点，所述方法包括：

响应于工具校准指令，控制所述机器人驱动所述工具按照第一轨迹运动，获取所述工具穿过所述光线时的交点的第一坐标信息；

根据所述第一坐标信息，校准所述工具的坐标值；

在所述响应于工具校准指令之前，所述方法还包括：

确定所述工具的原始坐标值；

所述确定所述工具的原始坐标值，包括：

根据所述参考点标定所述机器人的原点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具由所述原点坐标出发，在第一水平面中按照第二轨迹运动，得到所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第一交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具在第二水平面中按照第三轨迹运动，得到所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第二交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具按照第四轨迹运动，得到所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第三交点坐标；

根据所述第一交点坐标、所述第二交点坐标和所述第三交点坐标确定所述原始坐标值；

控制所述机器人驱动所述工具由所述原点运动至所述参考点；

基于所述第一光线和所述第二光线均被所述工具遮挡，确定所述原始坐标值校准完成；

所述第一轨迹为矩形轨迹；

所述控制所述机器人驱动所述工具按照第一轨迹运动，获取所述工具穿过所述光线时的交点的第一坐标信息，包括：

控制所述机器人驱动所述工具在第三水平面按照所述矩形轨迹运动，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第四交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具在第四水平面按照所述矩形轨迹运动，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第五交点坐标，其中，所述第四水平面与所述第三水平面的高度差为第二差值；

控制所述机器人驱动所述工具按照所述矩形轨迹再次运动，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第六交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具由所述原点出发垂直运动，以使所述工具的高度下降所述第二差值，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第七交点坐标。

2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述第一水平面和所述第二水平面的高度差为第一差值。

3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述第二轨迹和所述第三轨迹均包括两个半矩形轨迹，所述第四轨迹为矩形轨迹。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的校准方法，其特征在于，在所述确定所述工具的原始坐标值之前，所述方法还包括：

标定所述机器人的工具坐标系；以及

校准所述机器人的基坐标系。

5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述校准所述机器人的基坐标系，包括：

控制所述机器人驱动所述工具按照第五轨迹运动，获取所述工具穿过所述光线时的交点的第二坐标信息；

根据所述第二坐标信息校准所述基坐标系。

6.根据权利要求5所述的校准方法，其特征在于，所述第五轨迹包括第一半矩形轨迹和第二半矩形轨迹；

所述控制所述机器人驱动所述工具按照第五轨迹运动，获取所述工具穿过所述光线时的交点的第二坐标信息，包括：

控制所述机器人驱动所述工具按照所述第一半矩形轨迹运动，确定所述工具与所述第一光线的第八交点坐标，以及所述工具与所述第二光线的第九交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具按照所述第二半矩形轨迹运动，确定所述工具与所述第二光线的第十交点坐标，以及所述工具与所述第一光线的第十一交点坐标。

7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述第二坐标信息校准所述基坐标系，包括：

根据所述第十一交点坐标和所述第八交点坐标，确定第一向量；

根据所述第九交点坐标和所述第十交点坐标，确定第二向量；

根据所述第一向量和所述第二向量校准所述基坐标系。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其特征在于，所述基坐标系包括x轴、y轴和z轴；

所述根据所述第一向量和所述第二向量校准所述基坐标系，包括：

根据所述第二向量确定x轴方向；

根据x轴方向、所述第一向量和所述第二向量，确定对应的XOY平面；

基于所述XOY平面、根据所述第一向量和所述第二向量的叉乘确定z轴方向；

根据z轴方向和x轴方向确定y轴方向，以校准所述基坐标系。

9.根据权利要求8所述的校准方法，其特征在于，所述标定所述机器人的工具坐标系，包括：

在所述基坐标系中，示教第一点；

由所述第一点出发，沿所述z轴的负方向示教第二点；

由所述第二点出发，沿所述x轴的正方向示教第三点，根据所述第一点、所述第二点和所述第三点标定所述工具坐标系。

10.一种机器人的工具坐标的校准装置，其特征在于，所述机器人包括光电传感器，所述光电传感器用于产生光线，所述光线包括第一光线和第二光线，其中，所述第一光线和所述第二光线垂直相交，所述第一光线和所述第二光线的交点为参考点，所述校准装置包括：

控制模块，用于响应于工具校准指令，控制所述机器人驱动所述工具按照第一轨迹运动；

获取模块，用于获取所述工具穿过所述光线时的交点的第一坐标信息；

校准模块，用于根据所述第一坐标信息，校准所述工具的坐标值；

确定模块，用于确定所述工具的原始坐标值；

所述确定模块还用于：根据所述参考点标定所述机器人的原点坐标；控制所述机器人驱动所述工具由所述原点坐标出发，在第一水平面中按照第二轨迹运动，得到所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第一交点坐标；控制所述机器人驱动所述工具在第二水平面中按照第三轨迹运动，得到所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第二交点坐标；控制所述机器人驱动所述工具按照第四轨迹运动，得到所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第三交点坐标；根据所述第一交点坐标、所述第二交点坐标和所述第三交点坐标确定所述原始坐标值；

所述控制模块还用于：控制所述机器人驱动所述工具由所述原点运动至参考点；基于所述第一光线和所述第二光线均被所述工具遮挡，确定所述原始坐标值校准完成；

所述第一轨迹为矩形轨迹，所述控制模块还用于：控制所述机器人驱动所述工具在第三水平面按照所述矩形轨迹运动，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第四交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具在第四水平面按照所述矩形轨迹运动，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第五交点坐标，其中，所述第四水平面与所述第三水平面的高度差为第二差值；

控制所述机器人驱动所述工具按照所述矩形轨迹再次运动，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第六交点坐标；

控制所述机器人驱动所述工具由所述原点出发垂直运动，以使所述工具的高度下降所述第二差值，确定所述工具与所述第一光线和所述第二光线的第七交点坐标。

11.一种机器人，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序或指令；

处理器，用于执行所述程序或指令时实现如权利要求1至9中任一项所述的校准方法的步骤。

12.一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，其特征在于，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的校准方法的步骤。

13. 一种机器人，其特征在于，包括：

如权利要求10所述的机器人的工具坐标的校准装置；和/或

如权利要求12所述的可读存储介质。