CN114310880A - 一种机械臂标定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机械臂标定方法及装置，其中方法包括：在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。用以解决现有技术中通过人工示教的方式对机械臂进行标定，既浪费人力又得不到精度较好的标定结果的缺陷，通过采集的机械臂的末端工具自动移动至多个不同位置点的位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机械臂标定方法及装置。
背景技术
随着科技的发展，机械臂的应用领域越来越广泛。对于高精度加工领域和手术领域这两个应用领域中的机械臂来说，其需要完成的工作任务对精度有很高的要求。机械臂在投入作业前需确定安装于机械臂末端的末端工具坐标系与机械臂末端法兰坐标系的相对关系，才能进行机械臂的精确控制，使之能顺利执行工作任务。这个确定机械臂末端的末端工具坐标系与机械臂末端法兰坐标系的相对关系的过程，称为机械臂的标定。
目前普遍应用的机械臂标定方法是四点法，即在机器人动作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点后，在工具上确定一个工具中心点，即TCP(机械臂末端的末端工具坐标系原点，Tool Center Point，TCP)，然后手动操纵机器人移动TCP，使TCP点以四种不同的工具姿态与固定点刚好碰上。由于在机械臂的标定过程中，移动机械臂是由人工操作的，机械臂的TCP点是否与固定点碰上是由人眼判断的，所以通过这种方法标定，既浪费人力又得不到精度较好的标定结果。
发明内容
本发明提供一种机械臂标定方法及装置，用以解决现有技术中通过人工示教的方式对机械臂进行标定，既浪费人力又得不到精度较好的标定结果的缺陷，通过采集的机械臂的末端工具自动移动至多个不同位置点的位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本。
本发明提供一种机械臂标定方法，包括：
在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿，包括：
在标记部件自动移动至的所述视觉传感器可识别范围内的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；
其中，所述标记部件为固定在所述机械臂的末端工具处的可被视觉传感器识别的自带坐标系的标记部件，且所述标记部件的坐标系的原点为所述末端工具的TCP点。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，包括：
根据所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵；
根据所述第一空间转换矩阵，计算在所述位置点的所述TCP点的坐标，与通过所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标间的配准误差；
基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值；
将所述TCP点的值作为所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置值。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第二位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵，包括：
将在部分所述位置点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，按照预设的坐标数划分为多组，以作为多组注册点；
基于每组所述注册点，利用所述注册点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，通过空间配准得到所述第一空间转换矩阵。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值，包括：
基于所述配准误差，对所述TCP点的值不断进行调整迭代，直至得到的所述TCP点的值使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述自带坐标系的标记部件为自带坐标系的标记板；垂直于所述标记板的方向为所述末端工具的坐标系的z轴方向。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置后，还包括：
根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
根据所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标，和所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第二空间转换矩阵；
根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
根据本发明所述的机械臂标定方法，所述根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
基于每一个所述位置点，根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到在每一个所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态；
将所有所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态求和并计算平均值；
将所述平均值作为所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
本发明还提供一种机械臂标定装置，包括：
采集模块，用于在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
处理模块，用于根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
本发明提供的一种机械臂标定方法及装置，通过在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集作为第一位姿的所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，以及作为第二位姿的所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿，然后通过第一位姿和第二位姿，得到末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，不仅实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本，且在避免了人工操作后，使得标定精度得到了提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的一种机械臂标定方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种机械臂标定方法中各坐标系所在的位置示意图；
图3是本发明提供的机械臂标定装置的结构示意图；
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
附图标记：
1：机械臂；2：视觉传感器；3：标记部件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1和图2描述本发明的一种机械臂标定方法，基于计算机或其中的软件和/或硬件的组合执行；如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
101、在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
102、根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
具体地，位姿指机器人末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态，因而，第一位姿和第二位姿中分别包含了在视觉传感器空间下末端工具坐标系的位置，以及在机械臂空间下法兰坐标系的位置，而两个位置间存在着相对的位置关系，所以在本发明的上述实施例中，通过使机械臂的末端工具自动移动至多个不同的位置点，然后同时在多个位置采集视觉传感器空间下末端工具坐标系位姿与机械臂空间下法兰坐标系的位姿，即第一位姿和第二位姿，之后就能通过第一位姿和第二位置计算得到末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，即实现对机械臂的标定。
这一标定过程完全基于机械人末端工具自动移动至的多个不同的位置点来实现，不仅实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本，且在避免了人工操作后，使得标定精度得到了提高。
作为本发明的一种实施例，所述在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿，包括：
在标记部件自动移动至的所述视觉传感器可识别范围内的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；
其中，所述标记部件为固定在所述机械臂的末端工具处的可被视觉传感器识别的自带坐标系的标记部件，且所述标记部件的坐标系的原点为所述末端工具的TCP点。
具体地，如图2所示，通过在机械臂1的末端工具处固定可被视觉传感器2识别的自带坐标系的标记部件3代替末端工具自动移动至不同的位置点，方便对于第一位姿和第二位姿的采集，且所述标记部件的坐标系的原点为所述末端工具的TCP点，能够便于由第一位姿中获得固定点的位置。
更具体地，在实际应用中，标记部件可以为带有跟踪定位标记物的标定块、标定板、标定球等，进一步地，可以在上面设置黑白棋盘格组成的图案，黑白棋盘格会构成一个Marker坐标系，同时，Marker坐标系的原点为所述末端工具的TCP点，即Marker坐标系的原点即为工具的工作点。
作为本发明的一种实施例，所述根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，包括：
根据所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵；
根据所述第一空间转换矩阵，计算在所述位置点的所述TCP点的坐标，与通过所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标间的配准误差；
基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值；
将所述TCP点的值作为所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置值。
具体地，为方便描述，在这里用
表示在位置点i的所述第一位姿，用
表示在位置点i的所述第二位姿，用
表示在位置点j的所述第一位姿中所述标记部件的坐标系的原点的坐标；而后为所述TCP点赋予一个初始值t0，即所述TCP点的预设值，则在位置点j所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标为：
通过坐标
和
就能计算出在位置点j机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵
更具体地，所述TCP点的坐标，与对应的所述原点的坐标间的配准误差能够基于公式1计算得到：
基于上述公式1能够计算利用在位置点j的第一空间转换矩阵
计算得到在位置点i的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标，与通过采集的第二位姿和预设的初始值t0计算得到的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标之间的差值，之后，基于最小二乘法就能得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值，也就是所述末端工具的坐标系相对于所述法兰坐标系的最精确的TCP点ttcp。
作为本发明的一种实施例，所述根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第二位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵，包括：
将在部分所述位置点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，按照预设的坐标数划分为多组，以作为多组注册点；
基于每组所述注册点，利用所述注册点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，通过空间配准得到所述第一空间转换矩阵。
具体地，基于实际应用的需要，可以在所有所述位置点采集的第一位姿和第二位姿中，选择相应数量的用于计算得到所述第一空间转换矩阵，即当要求标定精度较高时，选择较多数量的坐标点来计算得到第一空间转换矩阵，而当要求标定的精度相对较低时，选择较少数量的坐标点来计算得到第一空间转换矩阵。然后，通过得到的第一空间转换矩阵与在所有位置点得到的坐标的误差分析，来标定最终的TCP点的值。
更具体地，为了得到所述末端工具的坐标系相对于所述法兰坐标系的TCP点的值，可通过预设坐标数的方式，将在部分位置点的坐标作为注册点，而将在所有位置点得到的坐标作为验证点；其中，可以根据需求灵活的设置预设的坐标数，例如，设置为每组注册点分别包含10个所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，然后使用注册点的坐标
与
通过空间配准方法，例如SVD算法，计算机械臂与视觉传感器的空间转换矩阵
进一步地，为了便于注册点的组成，可以选用从采集到的第一个点开始，即所述标定部件移动至的第一个位置点开始，每十个机械臂空间下的初始TCP坐标
和对应的视觉传感器空间下的Marker点的坐标
作为一组注册点，得到n组注册点，然后将包含注册点在内的所有机械臂空间下的初始TCP点
和对应的视觉传感器空间下的原点坐标
作为验证点。使用注册点的坐标
与
通过空间配准，例如：SVD算法计算机械臂与视觉传感器的空间转换矩阵
作为本发明的一种实施例，所述基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值，包括：
基于所述配准误差，对所述TCP点的值不断进行调整迭代，直至得到的所述TCP点的值使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值。
具体地，在最小二乘法的应用中，由TCP点的初始值t0开始，根据配准误差的值，可以实现自动调整TCP点的值，再进行配准误差的计算，之后再通过新计算得到的配准误差的值，重新调整TCP点值的不断迭代循环，从而最终得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值。
作为本发明的一种实施例，所述自带坐标系的标记部件为自带坐标系的标记板；垂直于所述标记板的方向为所述末端工具的坐标系的z轴方向。
具体地，通过将标定板的中心作为机械臂末端工具的TCP点，将垂直于标定板的方向，作为机械臂末端工具坐标系的Z轴方向，使得Marker坐标系原点为末端工具坐标系TCP点，Marker坐标系Z轴为末端工具坐标系Z轴，故可将Marker坐标系与末端工具坐标系视为在机械臂空间下姿态一致，以便于利用标定板的Marker坐标系标记所述机械臂的末端工具坐标系相对于机械臂末端法兰坐标系的姿态，即TCF(机械臂的末端工具坐标系，ToolCoordinate Frame，TCF)标定。
作为本发明的一种实施例，所述得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置后，还包括：
根据所述末端工具的坐标系相对于所述法兰坐标系的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
具体地，结合计算得到的ttcp和所述第二位姿，就能得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态TCF。
作为本发明的一种实施例，所述根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
根据所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标，和所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第二空间转换矩阵；
根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
具体地，结合计算得到的ttcp以及法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿
就能依据公式2得到ttcp在位置i机械臂坐标系下的坐标
之后，通过
和
计算出机械臂与视觉传感器的第二空间转换矩阵
通过
就能计算出在位置点i所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
进一步地，设TCP在机械臂法兰坐标系下的位姿矩阵为
设TCP在机械臂坐标系下的位姿矩阵为
故
可的
通过视觉传感器空间下Marker坐标系的位姿
和机械臂空间与视觉传感器的空间转换矩阵
可以计算得出Marker坐标系在机械臂空间下的位姿
更具体地，Marker坐标系与末端工具坐标系在机械臂空间下姿态一致。
将Marker坐标系在机械臂空间下的位姿
和TCP在机械臂坐标系下的位姿矩阵为
分别以矩阵形式进行表示，则如下述公式3和4所示：
其中，
种
分别表示姿态，pi和ttcp分别表示位置，则通过
能够得到下述公式5：
因此，可以计算出末端工具坐标系在末端法兰坐标系下的位姿：
则其中的
即为在位置点i的机械臂TCF。
作为本发明的一种实施例，所述根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
基于每一个所述位置点，根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到在每一个所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态；
将所有所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态求和并计算平均值；
将所述平均值作为所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
具体地，通过遍历所有位置点，然后对得到的姿态进行求和后取平均值，将平均值视为最终所求机械臂TCF，进而实现高精度TCF标定。
下面以采用本发明上述实施例所述的机械臂标定方法对UR5e机械臂进行标定的标定精度进行验证。
具体地，在对UR5e机械臂进行TCP标定后，在视觉传感器视野范围内控制机械臂末端工具自动移动至50个位置，结合所得TCP计算在每个位置点的定位误差，结果如表1所示。
表1定位误差
根据表1可知，使用本发明上述实施例所述的机械臂标定方法进行TCP标定，可以得到高精度TCP。
本发明通过在机械臂末端工具上固定一个可被视觉传感器识别的自带坐标系的标定板，将标定板坐标系原点作为工具TCP，将标定板坐标系Z轴作为工具坐标系Z轴。同时在多个位置采集视觉传感器空间下标定板坐标系位姿与机械臂空间下法兰坐标系的位姿，使用最小二乘法计算得到机械臂TCP，再根据视觉传感器空间与机械臂空间的空间转换关系，计算得到机械臂TCP。与现有的技术相比，节约了人力成本，提高了标定精度，并实现了TCP和TCF的双标定，有助于机械臂完成更高精度的任务。
下面结合图3对本发明提供的一种机械臂标定装置进行描述，下文描述的机械臂标定装置与上文描述的一种机械臂标定方法可相互对应参照。
如图3所示，该装置包括采集模块310和处理模块320；
所述采集模块310用于在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
所述处理模块320用于根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
需要说明的是，本发明提供的一种机械臂标定装置，通过在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集作为第一位姿的所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，以及作为第二位姿的所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿，然后通过第一位姿和第二位姿，得到末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，不仅实现了机械臂的自动标定，节约了人力成本，且在避免了人工操作后，使得标定精度得到了提高。
本发明实施例提供的机械臂标定装置用于签署各实施例的一种机械臂标定方法。该机械臂标定装置包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述一种机械臂标定方法的实施例，此处不再赘述。
本发明的机械臂标定装置用于前述各实施例的一种机械臂标定方法。因此，在前述各实施例中的一种机械臂标定方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行一种机械臂标定方法，该方法包括：在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的一种机械臂标定方法，该方法包括：在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法所提供的一种机械臂标定方法，该方法包括：在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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。
Claims (10)
1.一种机械臂标定方法，其特征在于，包括：
在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系中的位置。
2.根据权利要求1所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿，包括：
在标记部件自动移动至的所述视觉传感器可识别范围内的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；
其中，所述标记部件为固定在所述机械臂的末端工具处的可被视觉传感器识别的自带坐标系的标记部件，且所述标记部件的坐标系的原点为所述末端工具的TCP点。
3.根据权利要求2所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置，包括：
根据所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵；
根据所述第一空间转换矩阵，计算在所述位置点的所述TCP点的坐标，与通过所述第二位姿和所述TCP点的预设值，得到的所述TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标间的配准误差；
基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值；
将所述TCP点的值作为所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置值。
4.根据权利要求3所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述根据所述TCP点的坐标，与对应的所述第二位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第一空间转换矩阵，包括：
将在部分所述位置点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，按照预设的坐标数划分为多组，以作为多组注册点；
基于每组所述注册点，利用所述注册点的所述TCP点的坐标和对应的所述原点的坐标，通过空间配准得到所述第一空间转换矩阵。
5.根据权利要求3所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述基于最小二乘法，得到使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值的TCP点的值，包括：
基于所述配准误差，对所述TCP点的值不断进行调整迭代，直至得到的所述TCP点的值使在所有所述位置点的配准误差均小于预设的误差阈值。
6.根据权利要求2所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述自带坐标系的标记部件为自带坐标系的标记板；垂直于所述标记板的方向为所述末端工具的坐标系的z轴方向。
7.根据权利要求6所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置后，还包括：
根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
8.根据权利要求7所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
根据所述末端工具的TCP点在所述法兰坐标系下的位置和所述第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标；
根据所述末端工具的TCP点在所述机械臂坐标系下的坐标，和所述第一位姿中所述原点的坐标，得到所述机械臂与视觉传感器间的第二空间转换矩阵；
根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
9.根据权利要求8所述的机械臂标定方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态，包括：
基于每一个所述位置点，根据所述第一位姿、第二位姿和所述第二空间转换矩阵，得到在每一个所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态；
将所有所述位置点的所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态求和并计算平均值；
将所述平均值作为所述末端工具的坐标系相对于机械臂的法兰坐标系的姿态。
10.一种机械臂标定装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于在机械臂的末端工具自动移动至的多个不同的位置点，分别采集第一位姿和第二位姿；所述第一位姿为所述末端工具的坐标系在所述视觉传感器空间下的位姿，所述第二位姿为所述机械臂的法兰坐标系在机械臂坐标系下的位姿；
处理模块，用于根据所述第一位姿和第二位姿，得到所述末端工具的TCP点在机械臂的法兰坐标系下的位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111593352.9A CN114310880A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种机械臂标定方法及装置 |
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| CN114310880A true CN114310880A (zh) | 2022-04-12 |
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| CN (1) | CN114310880A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114872039A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-09 | 汕头大学 | 一种基于改进svd算法的机械臂手眼标定方法及系统 |
| CN115414117A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-02 | 北京长木谷医疗科技有限公司 | 骨科手术机器人执行末端位置坐标的确定方法及装置 |
| CN117283555A (zh) * | 2023-10-29 | 2023-12-26 | 北京小雨智造科技有限公司 | 一种用于机器人自主标定工具中心点的方法及装置 |
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2021
- 2021-12-23 CN CN202111593352.9A patent/CN114310880A/zh active Pending
Cited By (4)
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