CN115194769A - 坐标系校准方法、装置、机器人和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种坐标系校准方法、装置、机器人和存储介质。具体包括：获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号；根据各触发信号，确定机器人的末端法兰位姿；根据末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定末端法兰的偏移量；根据偏移量，对工具坐标系进行校准。本申请实施例的技术方案中，通过触发激光位移传感器产生的触发信号，确定了末端法兰的位姿，并与标准工具坐标系下的末端法兰的位姿进行比较确定当前情况下末端法兰的偏移量，从而校准末端工具对应的工具坐标系。这样做的好处在于，能够减少人工的工作量做到自动校正，同时减小了人工校准中认为因素的影响，提高了机器人末端工具的校准精度和校准效率。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种坐标系校准方法、装置、机器人和存储介质。
背景技术
机器人在实际作业中，通常通过在末端法兰装配各种类型的工具以完成相应作业任务。然而，在实际应用过程中，很有可能因碰撞、外界温度等因素，导致机器人末端工具发生偏斜或形变，使末端工具使用精度降低，甚至影响机器人正常作业。此外，在作业过程中可能只是对工具的一部分进行更换，若不重新进行工具坐标系的校准，也会影响机器人的作业。
现有技术中，工作人员常使用三点法、六点法等人工途径进行工具坐标系的校准。然而，人工校准步骤繁琐、耗时长，且受人为因素影响较大，因此校准的效率较低。
发明内容
本申请提供了一种坐标系校准方法、装置、机器人和存储介质，以提高机器人工具坐标系校准的效率。
根据本申请的一方面，提供了一种坐标系校准方法，所述方法包括：
获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号；
根据各触发信号，确定机器人的末端法兰位姿；
根据末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定末端法兰的偏移量；
根据偏移量，对工具坐标系进行校准。
根据本申请的另一方面，提供了一种坐标系校准装置，包括：
触发信号获取模块，用于获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号；
工具位姿确定模块，用于根据各所述触发信号，确定所述机器人的末端法兰位姿；
偏移量确定模块，用于根据所述末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定所述末端法兰的偏移量；
坐标系校准模块，用于根据所述偏移量，对所述工具坐标系进行校准。
根据本申请的另一方面，提供了一种机器人，所述机器人包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请任一实施例所述的坐标系校准方法。
根据本申请的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本申请任一实施例所述的坐标系校准方法。
本申请实施例的技术方案中，通过触发激光位移传感器产生的触发信号，确定了末端法兰的位姿，并与标准工具坐标系下的末端法兰的位姿进行比较确定当前情况下末端法兰的偏移量，从而校准末端工具对应的工具坐标系。这样做的好处在于，能够减少人工的工作量做到自动校正，同时减小了人工校准中认为因素的影响，提高了机器人末端工具的校准精度和校准效率。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是根据本申请实施例一提供的一种坐标系校准方法的流程图；
图2是根据本申请实施例二提供的一种坐标系校准方法的流程图；
图3A是根据本申请实施例三提供的一种末端工具校准方法示意图；
图3B是根据本申请实施例三提供的一种末端工具失准示意图；
图3C是根据本申请实施例三提供的基准坐标确定流程图；
图4是根据本申请实施例四提供的一种坐标系校准装置的结构图；
图5是实现本申请实施例的坐标系校准方法的机器人的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，例如第一类或第二类，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本申请实施例一提供了一种坐标系校准方法的流程图，本实施例可适用于机器人末端工具的校准情况，该方法可以由坐标系校准装置来执行，该坐标系校准装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该坐标系校准装置可配置于机器人中。如图1所示，该方法包括：
S110、获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号。
其中，机器人可以是任何需要装备末端工具进行工作的、可执行预设程序的设备，例如可以包括但不限于串联机器人(机械臂等形式)和并联机器人(具备静平台和动平台的并联机构等形式)等。末端工具可以是设置于机器人末端法兰上的作业工具，例如可以包括但不限于夹爪、吸盘、焊枪等。激光位移传感器可以选用现有技术中任意一种激光位移传感器，激光位移传感器可以包括激光发射器和激光接收器，激光发射器和激光接收器之间形成激光坐标轴(该激光坐标轴以激光光路的形式展现)。可选的，激光坐标轴可以与机器人的基坐标轴平行，例如可以设置两条激光坐标轴Xs轴与Ys轴分别与机器人预设的基坐标轴的X轴和Y轴平行并交于一点。当然，上述方式是为了便于进行坐标计算如此设置激光坐标轴，在实际情况中，仅需保证Xs轴与Ys轴相交于一点，且Xs轴与Ys轴形成的平面与机器人的基坐标轴X轴和Y轴形成的平面平行即可。触发信号即末端工具遮挡和/或停止遮挡激光坐标轴时，触发激光位移传感器生成的信号。
具体的，在机器人的末端工具的校准过程中，机器人的末端工具进行运动时会遮挡预设的激光坐标轴，从而生成对应的触发信号。可以理解的是，末端工具自身具备一定的体积，触发信号一般需要至少两个，其中一个作为末端工具开始遮挡激光时获取的信号，另一个作为末端工具结束遮挡时获取的信号。可想而知，当末端工具为焊枪、吸盘等单体结构时，在运动遮挡激光的过程中一般可以获取两个触发信号；当末端工具为夹爪、机械手等复杂结构时，可以获取更多触发信号，此处仅作说明，不作为本实施例方案的限定。并且，由于激光坐标轴有两条，可以控制机器人分别触发两条激光从而获取不同坐标轴上的触发信号。触发信号的获取可以帮助机器人对末端工具的位移进行标定，从而有助于末端工具的校准。
需要说明的是，本申请实施例以激光位移传感器为示例进行说明，实际上任何可以触发位移标定的信号的传感器均可以使用本申请实施例的方案原理。
S120、根据各触发信号，确定机器人的末端法兰位姿。
在获取到各触发信号时，机器人可以同时获取和/或记录各触发信号对应时刻末端法兰在机器人基座标系下的位姿数据，根据不同的触发信号对应的不同的位姿数据，综合的确定末端法兰在机器人基座标系下的位姿。优选的，可以在获取触发信号时，获取和/或记录对应时刻机器人所有自由度的关节空间的参数，通过正运动学计算较为准确的末端法兰在基座标系下的位姿。
可选的，所述根据各触发信号，确定机器人的末端法兰位姿，可以包括：获取各触发信号对应的末端法兰的各位姿数据；根据位姿获取结果的坐标平均值，确定机器人的末端法兰位姿。
其中，获取得到不同触发信号对应的末端法兰的不同的位姿数据，对这些位姿数据进行平均值的计算，得到的平均坐标值可以作为当前情况下，末端法兰在基座标系下的位姿。可以理解的是，由于机器人末端工具自身具备一定的体积，在开始遮挡激光和停止遮挡激光时记录的对应位姿应处于激光坐标轴两侧，因此通过平均值的计算可以得到较为准确的位姿结果，解决了由于末端工具自身体积导致的末端法兰位姿计算的不准确问题，提高了位姿确定的精度，有助于提高了末端工具校准的精度。
需要补充的是，获取触发信号和末端法兰位姿数据可以采用捕捉电平变化的方式。例如，在机器人控制器中设置捕捉通道和获取通道，当末端工具开始遮挡或停止遮挡激光坐标轴时，捕捉通道捕捉对应的电平变化(例如电平的上升沿或下降沿)，从而确定末端工具是否遮挡了激光坐标轴，同时由获取通道获取此时机器人末端法兰的笛卡尔位姿或者获取机器人在关节空间中的各关节的参数，从而计算末端法兰的笛卡尔位姿。上述捕捉、获取方式仅作举例，本申请实施例对获取触发信号和末端法兰位姿的方式不作限定。
S130、根据末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定末端法兰的偏移量。
其中，标准工具坐标系可以是预先对正常工作状态下末端工具进行标定的工具坐标系，在该标准工具坐标系下，末端法兰和末端工具之间的位姿是相对标准的，标准工具坐标系可以由相关技术人员预先进行标定，并在不更换末端工具的情况下长时间使用。若末端工具发生了位移或偏执，在末端工具触发激光的触发信号时，对应确定的末端法兰位姿与标准工具坐标系下触发信号对应的标准末端法兰位姿有一定的偏差。
根据前述步骤中确定的末端法兰在基座标系下的位姿，和标准工具坐标系中末端法兰在基座标系下的位姿数据进行比较，得到当前末端法兰位姿和标准工具坐标系下末端法兰位姿之间的偏移量。
S140、根据偏移量，对工具坐标系进行校准。
可以理解的是，在实际情况中，末端工具在历史使用过程中发生了一些位移或偏置等情况，但不影响正常功能，仅需对其进行一定的校准即可继续完成预定工作。
在一种可选实施方式中，所述根据偏移量，对工具坐标系进行校准，可以包括：根据标准工具坐标系与偏移量的和，更新工具坐标系，以对工具坐标系进行校准。
可以理解的是，将标准工具坐标系加上偏移量的数据，可以使标准工具坐标系下的末端工具在基座标系下的位姿，与当前发生位移或偏置的末端末端工具的位姿相同，即可完成既定工作。
本申请实施例的技术方案中，通过触发激光位移传感器产生的触发信号，确定了末端法兰的位姿，并与标准工具坐标系下的末端法兰的位姿进行比较确定当前情况下末端法兰的偏移量，从而校准末端工具对应的工具坐标系。这样做的好处在于，能够减少人工的工作量做到自动校正，同时减小了人工校准中认为因素的影响，提高了机器人末端工具的校准精度和校准效率。
实施例二
图2为本申请实施例二提供的一种坐标系校准方法的流程图，本实施例是在前述各实施例基础上对触发信号的获取操作的进一步细化。本申请实施例未详尽的部分可参照本申请其他各实施例内容，在此不作赘述。如图2所示，该方法包括：
S210、控制末端工具从预设的校准辅助点出发，进行预设平移距离和预设方向的往复运动；其中，往复运动用于触发激光坐标轴生成至少两个触发信号。
其中，校准辅助点可以是控制末端工具进行往复运动的起始点，校准辅助点可以根据相关技术人员的人工经验或者大量试验而确定。预设方向可以是向激光坐标轴运动的方向；预设平移距离可以是能使末端工具完全通过激光坐标轴的距离，可以由人工预先设定。
具体的，预设一个校准辅助点，机器人控制末端工具从该校准辅助点出发，向激光坐标轴方向进行平移运动，完成预设平移距离使得末端工具完全通过激光坐标轴后，原路返回至校准辅助点，这样的过程称为往复运动。
在一种可选实施方式中，触发信号包括第一触发信号，控制末端工具从预设的校准辅助点出发，进行预设距离和预设方向的往复运动，可以包括：控制末端工具从校准辅助点出发，向激光坐标轴运动预设平移距离，以生成第一触发信号；根据第一触发信号的生成情况，控制末端工具返回校准辅助点。
其中，第一触发信号应理解为第一类触发信号，第一触发信号可以包括从校准辅助点向激光坐标轴方向运动过程中，触发激光的遮挡开始信号和遮挡结束信号。若生成了该第一触发信号，则控制末端控制原路返回至校准辅助点，以触发返回途径中的遮挡开始信号和遮挡结束信号。
在一种可选实施方式中，触发信号还包括第二触发信号，所述根据第一触发信号的判断结果，控制末端工具返回校准辅助点，可以包括：若生成第一触发信号，则控制末端工具返回校准辅助点，以生成第二触发信号；根据第二触发信号的生成情况，确定是否记录第一触发信号对应的末端法兰位姿。
若第一触发信号成功生成，则可以认为末端工具可以接触到激光坐标轴，那么控制末端工具返回校准辅助点。返回的过程中会再次通过激光坐标轴，此时触发第二触发信号。与第一触发信号类似，第二触发信号也应理解为第二类触发信号，即返回校准辅助点途径中触发激光生成的遮挡开始信号和遮挡结束信号。若返回过程中生成了第二触发信号，则可以记录第一触发信号对应的末端法兰位姿，用于和第二触发信号对应的末端法兰位姿进行平均值的计算。若在返回过程中未生成第二触发信号，则舍弃上一段运动过程中生成的第一触发信号和其对应的末端法兰位姿的数据。
在一种可选实施方式中，所述方法可以包括：若未生成触发信号，则控制末端工具向下运动预设下探距离，并更新校准辅助点；根据更新后的校准辅助点，重新控制末端工具从更新后的校准辅助点出发进行往复运动。
其中，预设下探距离可以由相关技术人员根据人工经验或大量试验确定。可以理解的是，当机器人控制末端工具从校准辅助点出发向激光坐标轴方向运动，没有生成出发信号，则说明末端工具的位置过高，无法遮挡激光。因此，需要控制末端工具向下试探一段距离，并将向下运动预设下探距离后的出发点作为新的校准辅助点，并重新开始前述步骤中的往复运动，如此尝试即可使末端工具触发激光坐标轴，从而生成相应的触发信号。
可以理解的是，不论未生成的触发信号是第一触发信号还是第二触发信号，均应在完成预设平移距离的移动后，向下运动预设下探距离，以使末端工具重新开始往复运动。
上述实施方式中，利用预设下探距离保证机器人的末端工具能够有效的触发激光坐标轴生成触发信号，可想而知，在对末端工具进行校准的过程中可以不用预先估计或测量末端工具位移和/或偏置的距离或角度大小，平移运动生成触发信号的获取和预设下探距离的联合使用，使机器人可以自行进行校准工作，完全不需要人工干预，大大提高了机器人校准的效率，也提升了相关技术人员的使用体验。
S220、获取至少两个触发信号。
获取前述步骤中的各触发信号，以获取和/或记录对应的末端法兰的位姿数据。
S230、根据各触发信号，确定机器人的末端法兰位姿。
S240、根据末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定末端法兰的偏移量。
S250、根据偏移量，对工具坐标系进行校准。
本申请实施例的技术方案中，控制末端工具以校准辅助点和预设平移距离为基础进行往复运动，从而获取触发激光坐标轴生成的触发信号，往复运动可以增加触发信号的数量，提高了计算末端法兰位姿时的精度，提高了机器人末端工具校准的精度。
实施例三
本申请实施例是在前述各实施例的基础上提供的一种可行的优选实施例，本申请实施例以串联机器人的末端工具的校准为例，通过预设的激光位移传感器在串联机器人基座的安装平面的上方设置与安装平面相平行的Xs和Ys两个激光坐标轴。以使串联机器人的末端工具可以从上向下进行下探运动，在Xs和Ys组成的平面内平移，遮挡激光坐标轴从而触发相应的触发信号。
在进行校准前，预先确定末端工具正常情况下，在触发激光坐标轴Xs时，末端法兰在基座标系之下的坐标位置为pxs＝[pxs_x,pxs_y,pxs_z]T；在触发激光和坐标轴Ys时，末端法兰在基座标系之下的坐标位置为pys＝[pys_x,pys_y,pys_z]T，这两个坐标位置可以称为末端法兰的基准坐标。
如图3A所示，在pxs和pys附近分别预设两个校准辅助点point_x和point_y，以使串联机器人控制末端工具从校准辅助点出发，运动预设平移距离dxymove，从而经过激光坐标轴，对激光坐标轴产生遮挡。若串联机器人在平移运动中捕获得到开始遮挡和停止遮挡对应的触发信号，则控制末端工具原路返回至校准辅助点，以再次触发开始遮挡和停止遮挡的信号，并且可以针对Xs轴和Ys轴各运行至少一次，共触发至少4组(至少8个)触发信号。若串联机器人没有在平移运动中捕获得到开始遮挡和停止遮挡对应的触发信号，则应在平移运动停止后，控制末端工具向下运动预设下探距离dz_down，以接近Xs轴和Ys轴所在平面。预设下探距离可以由人工根据经验设定，若校准要求精度较高，则可以设置较小的预设下探距离，若校准要求精度较低，则可以设置较大的预设下探距离。
可以理解的是，如图3B所示，当串联机器人的末端工具发生位移和/或偏置(甚至形变)时，末端工具在经过激光坐标轴时末端法兰的笛卡尔坐标和前述基准坐标不同。由于末端工具发生位移、偏置或形变前后，末端工具与Xs轴交点在基坐标系的下x坐标值不变；与Ys轴交点在基坐标系的下y坐标值不变，因此可通过基于Ys轴的触发信号捕获的末端法兰位置确定工具坐标系X方向的变化，通过基于Xs轴的触发信号捕获的末端法兰位置确定工具坐标系Y方向的变化，Z方向的变化取两者Z向变化的平均值。即，设基准工具坐标系下，工具末端与Xs轴相交时末端法兰笛卡尔位置为[ax,ay,az]，与Ys轴相交时末端法兰笛卡尔位置为[bx,by,bz]；设末端工具坐标系失准后，工具末端与Xs轴相交时末端法兰笛卡尔位置为[ax_new,ay_new,az_new]，与Ys轴相交时末端法兰笛卡尔位置为[bx_new,by_new,bz_new]；则可以确定末端法兰的偏移量为：
该偏移量可以用于矫正末端工具坐标系，在末端法兰的基准坐标的基础上加上该偏移量，即可换算出失准后的末端工具在基座标系中的位姿。
需要注意的是，激光位移传感器的坐标系Zs轴平行于机器人基座标系Z轴，即保证激光位移传感器的安装平面平行于机器人基座标系的XOY平面；同时尽量使激光位移传感器的Xs轴及Ys轴平行于基座标系X轴与Y轴。
如图3C所示，在本申请实施例中，首先调整机器人末端法兰坐标系，使其与基座标系之间的关系为：X轴同向，Y轴和Z轴反向，即机器人末端法兰坐标系相对于基座标系的位姿变换为：绕基座标系X轴旋转180°。在这样的姿态下运动机器人使其末端工具略低于激光XsOsYs平面(保证末端工具能够触发传感器信号)。预设平移距离dxymove和预设下探距离dz_down的设定均由相关技术人员根据人工经验或者大量试验得出。
然后，在串联机器人的控制器中设置捕捉通道，例如，设置捕捉通道1-4进行Ys轴上触发信号的捕获。捕捉通道参数设置中，数字输入接口索引值为：捕捉通道1到4皆为传感器Ys轴接入的DI口；捕捉信号类型为：捕捉通道1和3为上升沿，2和4为下降沿；捕捉位置类型为：末端法兰笛卡尔坐标。
控制机器人使其工具末端移动至point_y后，沿基座标系X轴靠近Ys轴的方向移动dxymove。
若传感器Yx轴上的触发信号未生成，则获取通道1和2的捕捉状态不变，则沿基座标系Z轴负方向移动dz_down后，再次沿基座标系X轴靠近Ys轴的方向移动dxymove，判断获取通道1和2的捕捉状态是否为已捕获到，如此循环执行，直到捕捉通道1到2捕捉到信号变化，获取通道的状态为已捕获到，则可根据获取通道得到信号变化时的末端法兰笛卡尔坐标q1和q2。
当获取通道1和2的捕捉状态为已捕获到后，再次沿基座标系X轴靠近Ys轴的方向移动dxymove。若传感器Ys轴的触发信号再次生成，此时可通过获取通道3和4得到信号变化时的末端法兰笛卡尔坐标q3和q4。
若返回过程中传感器Ys轴的触发信号没有再次生成，则清除获取通道1,2的状态，沿基座标系Z轴负方向移动dz_down后，再次沿基座标系X轴靠近Ys轴的方向移动dxymove，如此循环试错搜索，直到通道1到4的获取状态都是已捕获到，计算q1、q2、q3、q4的平均值qave，进行正运动学计算得到qave对应地机器人末端法兰笛卡尔位置即为pys，得到[bx,by,bz]。pxs的确定方式与上述方式同理。
实施例四
图4为本申请实施例四提供的一种坐标系校准装置的结构示意图。如图4所示，该坐标系校准装置400包括：
触发信号获取模块410，用于获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号；
法兰位姿确定模块420，用于根据各所述触发信号，确定所述机器人的末端法兰位姿；
偏移量确定模块430，用于根据所述末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定所述工具坐标系的偏移量；
坐标系校准模块440，用于根据所述偏移量，对所述工具坐标系进行校准。
本申请实施例的技术方案中，通过触发激光位移传感器产生的触发信号，确定了末端法兰的位姿，并与标准工具坐标系下的末端法兰的位姿进行比较确定当前情况下末端法兰的偏移量，从而校准末端工具对应的工具坐标系。这样做的好处在于，能够减少人工的工作量做到自动校正，同时减小了人工校准中认为因素的影响，提高了机器人末端工具的校准精度和校准效率。
在一种可选实施方式中，所述触发信号获取模块410，可以包括：
运动控制单元，用于控制末端工具从预设的校准辅助点出发，进行预设平移距离和预设方向的往复运动；其中，往复运动用于触发激光坐标轴生成至少两个触发信号；
信号获取单元，用于获取至少两个触发信号。
在一种可选实施方式中，所述装置400可以包括：
下探控制模块，用于若未生成触发信号，则控制末端工具向下运动预设下探距离，并更新校准辅助点；
往复运动模块，用于根据更新后的校准辅助点，重新控制末端工具从更新后的校准辅助点出发进行往复运动。
在一种可选实施方式中，所述触发信号包括第一触发信号，所述运动控制单元可以包括：
平移控制子单元，用于控制末端工具从校准辅助点出发，向激光坐标轴运动预设平移距离，以生成第一触发信号；
返回控制子单元，用于根据第一触发信号的生成情况，控制末端工具返回校准辅助点。
在一种可选实施方式中，所述触发信号还包括第二触发信号，所述返回控制子单元，可以包括：
第二信号触发从单元，用于若生成第一触发信号，则控制末端工具返回校准辅助点，以生成第二触发信号；
位姿记录子单元，用于根据第二触发信号的生成情况，确定是否记录第一触发信号对应的末端法兰位姿。
在一种可选实施方式中，所述工具位姿确定模块420，可以包括：
位姿获取单元，用于获取各触发信号对应的末端法兰的各位姿数据；
位姿确定单元，用于根据位姿获取结果的坐标平均值，确定末端法兰位姿。
在一种可选实施方式中，所述坐标系校准模块440，具体用于：根据标准工具坐标系与偏移量的和，更新工具坐标系，以对工具坐标系进行校准。
本申请实施例所提供的坐标系校准装置可执行本申请任意实施例所提供的坐标系校准方法，具备执行各坐标系校准方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5示出了可以用来实施本申请的实施例的机器人10的结构示意图。机器人旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。机器人还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图5所示，机器人10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储机器人10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
机器人10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许机器人10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如坐标系校准方法。
在一些实施例中，坐标系校准方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到机器人10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的坐标系校准方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行坐标系校准方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在机器人上实施此处描述的系统和技术，该机器人具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给机器人。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (10)
1.一种坐标系校准方法，其特征在于，所述方法包括：
获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号；
根据各所述触发信号，确定所述机器人的末端法兰位姿；
根据所述末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定所述末端法兰的偏移量；
根据所述偏移量，对所述工具坐标系进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴，生成的至少两个触发信号，包括：
控制所述末端工具从预设的校准辅助点出发，进行预设平移距离和预设方向的往复运动；其中，所述往复运动用于触发所述激光坐标轴生成所述至少两个触发信号；
获取所述至少两个触发信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
若未生成所述触发信号，则控制所述末端工具向下运动预设下探距离，并更新所述校准辅助点；
根据更新后的校准辅助点，重新控制所述末端工具从所述更新后的校准辅助点出发进行所述往复运动。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述触发信号包括第一触发信号，所述控制所述末端工具从预设的校准辅助点出发，进行预设距离和预设方向的往复运动，包括：
控制所述末端工具从所述校准辅助点出发，向所述激光坐标轴运动预设平移距离，以生成所述第一触发信号；
根据第一触发信号的生成情况，控制所述末端工具返回所述校准辅助点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述触发信号还包括第二触发信号，所述根据第一触发信号的判断结果，控制所述末端工具返回所述校准辅助点，包括：
若生成所述第一触发信号，则控制所述末端工具返回所述校准辅助点，以生成第二触发信号；
根据第二触发信号的生成情况，确定是否记录所述第一触发信号对应的所述末端法兰位姿。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据各所述触发信号，确定所述机器人的末端法兰位姿，包括：
获取各所述触发信号对应的所述末端法兰的各位姿数据；
根据位姿获取结果的坐标平均值，确定所述末端法兰位姿。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏移量，对所述工具坐标系进行校准，包括：
根据所述标准工具坐标系与所述偏移量的和，更新所述工具坐标系，以对工具坐标系进行校准。
8.一种坐标系校准装置，其特征在于，包括：
触发信号获取模块，用于获取机器人的末端工具触发激光位移传感器的激光坐标轴生成的至少两个触发信号；
法兰位姿确定模块，用于根据各所述触发信号，确定所述机器人的末端法兰位姿；
偏移量确定模块，用于根据所述末端法兰位姿和标准工具坐标系，确定所述末端法兰的偏移量；
坐标系校准模块，用于根据所述偏移量，对所述工具坐标系进行校准。
9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的坐标系校准方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的坐标系校准方法。
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