CN117428776A - 机器人的标定方法、系统、设备及其介质 - Google Patents

机器人的标定方法、系统、设备及其介质 Download PDF

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CN117428776A
CN117428776A CN202311597226.XA CN202311597226A CN117428776A CN 117428776 A CN117428776 A CN 117428776A CN 202311597226 A CN202311597226 A CN 202311597226A CN 117428776 A CN117428776 A CN 117428776A
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laser tracker
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axis
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欧阳超
张晋晶
林子隽
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
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    • B25J9/1692—Calibration of manipulator

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种机器人的标定方法、系统、设备及其介质，标定方法：通过激光跟踪仪确定激光跟踪仪的坐标系到机器人末端法兰坐标系的第一变换矩阵；在机器人末端安装末端工具，通过激光跟踪仪确定机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标；根据第一变换矩阵以及机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的末端工具标记点坐标确定末端工具标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标；根据末端工具的末端工具标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算机器人末端法兰坐标系到机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据第二变换矩阵完成机器人的TCP标定。相对于传统标定方法，减少了机器人移动和调整，提高了标定效率和便捷性。

Description

机器人的标定方法、系统、设备及其介质
技术领域
本发明属于机器人标定技术领域，特别涉及一种机器人的标定方法、系统、设备及其介质。
背景技术
六轴机器人最常见的TCP(Tool Centre Position，工具中心点)标定方法是4点或6点法，人为示教机器人使指定的工具端围绕同一个尖点运动多次，根据数据计算出TCP原点到指定的工具端的偏移向量。若需要确定坐标系方向，则还需要在同一个平面示教机器人使指定的工具端在该平面上确定至少2个轴的方向(方向夹角为90°)。
以上传统方法标定时费时费力，且由于是人为判定的位置和方向，难以确保最终TCP标定效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中机器人TCP标定步骤复杂的缺陷，提供机器人的标定方法、系统、设备及其介质。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种机器人的标定方法，所述标定方法利用激光跟踪仪进行机器人末端工具的TCP标定，所述标定方法包括以下步骤：
通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的末端法兰未安装末端工具时所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵；
在所述机器人末端安装所述末端工具，通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标；
根据所述第一变换矩阵以及所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的所述若干末端工具标记点坐标确定所述末端工具标记点在所述机器人的末端法兰坐标系的对应坐标；
根据所述末端工具的若干末端工具标记点在所述机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算所述机器人末端法兰坐标系到所述机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据所述第二变换矩阵完成所述机器人的TCP标定。
在本方案中，通过使用激光跟踪仪和标记点坐标，可以高度精确地标定机器人的TCP，确保机器人能够准确执行任务。相对于传统的标定方法，减少了机器人移动和调整的需要。机器人可以保持固定位置，不必移动或重新示教，仅需在机器人安装末端工具前后分别通过激光跟踪仪进行测量，根据测量结果进行计算即可完成标定，这提高了标定的效率和便捷性。激光跟踪仪具有较高的测量精度和稳定性，因此使用该方法进行标定可以获得可重复性和可靠性较高的结果。
较佳地，所述通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的末端法兰未安装末端工具时所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪获取所述机器人的所述末端法兰面的若干法兰标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标；
根据所述机器人的所述末端法兰面的所述若干法兰标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标计算得到所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵。
在本方案中，激光跟踪仪能够获取机器人末端法兰面的标记点坐标，并通过计算得到第一变换矩阵，从而建立了激光跟踪仪坐标系到机器人末端法兰坐标系的准确映射关系。这个关系为后续的末端工具安装提供了准确的参考，确保了机器人的高精度定位和姿态控制。
较佳地，所述通过所述激光跟踪仪获取所述机器人的所述末端法兰面的所述若干法兰标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪拟合得到所述机器人末端法兰面和所述机器人末端法兰坐标系；
根据所述机器人末端法兰坐标系的Z轴以及所述法兰面确定所述机器人末端法兰坐标系的原点；
通过所述激光跟踪仪获取所述机器人末端法兰坐标系的Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点，分别作为第一Z轴标记点和第一Y轴标记点；
获取所述机器人末端法兰坐标系的原点、所述第一Z轴标记点和所述第一Y轴标记点在所述激光跟踪仪坐标系的对应坐标。
在本方案中，利用激光跟踪仪进行测量，通过拟合法确定机器人末端法兰面的形状和机器人末端法兰坐标系的位置和方向。利用末端法兰坐标系的Z轴和法兰面的位置，确定末端法兰坐标系的原点。Z轴垂直于法兰面，通过此确定原点的位置。通过以上步骤，可以得到机器人末端法兰面的关键特征点在激光跟踪仪坐标系下的对应坐标，为接下来的标定提供了准确的基础数据。其中，拟合功能是激光跟踪仪配套使用软件自带的功能，例如通过采集桌面上若干点集，通过软件自带算法生成在激光跟踪仪坐标系下的一个虚拟平面。
较佳地，所述在所述机器人末端安装所述末端工具，通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪测量得到所述末端工具的三维坐标系；
计算得到所述末端工具的三维坐标系的原点、Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点作为末端工具标记点；
获取所述末端工具标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标。
在本方案中，利用激光跟踪仪测量末端工具的三维坐标系，获取末端工具在激光跟踪仪坐标系下的准确位置和方向信息。通过激光跟踪仪测量，获取所选择的原点、Z轴上的点和Y轴上的点在激光跟踪仪坐标系下的实际坐标。这些坐标将被用于后续计算，确保末端工具的标定精度。
较佳地，所述通过所述激光跟踪仪测量得到所述末端工具的三维坐标系的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪测量所述末端工具的末端原点和所述末端工具的头端中心点；
根据所述末端原点和头端中心点确定所述机器人末端工具坐标系的Z轴；
根据所述末端原点、头端中心点和所述Z轴确定所述机器人末端工具坐标系的Y轴；
根据所述机器人末端工具坐标系的Z轴和Y轴确定所述机器人末端工具坐标系的X轴。
在本方案中，利用测得的末端原点和头端中心点，确定末端工具坐标系的Z轴。Z轴通常沿着末端原点指向头端中心点，这个方向上是机器人工具的操作方向。利用末端原点、头端中心点和已确定的Z轴，确定末端工具坐标系的Y轴。Y轴通常与Z轴垂直，确保坐标系的右手定则。利用已确定的Z轴和Y轴，使用右手定则确定末端工具坐标系的Z轴的X轴方向，确保坐标系是一个右手坐标系。
较佳地，所述计算得到所述末端工具的三维坐标系的原点、Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点作为末端工具标记点的步骤具体包括：
获取所述机器人末端工具坐标系Z轴的任意一点作为第二Z轴标记点；
可选地，获取所述机器人末端工具坐标系Y轴的任意一点作为第二Y轴标记点。当不需要标定工具Y轴的时候，该步骤是可选步骤。
和/或，获取所述标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标的步骤包括：
获取所述末端原点、第二Z轴标记点和/或所述第二Y轴标记点在所述激光跟踪仪坐标系的对应坐标。
在本方案中，通过以上步骤，确定了末端工具坐标系中的关键标记点，并且获取了这些点在激光跟踪仪坐标系下的对应坐标。
较佳地，所述标定方法还包括：保持所述机器人的末端姿态不变。
在本方案中，所述标定方法还包括保持机器人的末端姿态不变的步骤。在标定过程中，机器人的姿态保持固定，不发生旋转或移动，以确保测量得到的数据准确无误。
本发明另一方面提供一种机器人的标定系统，所述标定系统应用于机器人末端工具的TCP标定，所述标定系统包括：
第一变换矩阵确定模块，用于通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的末端法兰未安装末端工具时所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵；
第一标记点坐标确定模块，用于在所述机器人末端安装所述末端工具，通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标；
第二标记点坐标确定模块，用于根据所述第一变换矩阵以及所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的所述若干末端工具标记点坐标确定所述末端工具标记点在所述机器人的末端法兰坐标系的对应坐标；
第二变换矩阵确定模块，用于根据所述末端工具的若干末端工具标记点在所述机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算所述机器人末端法兰坐标系到所述机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据所述第二变换矩阵完成所述机器人的TCP标定。
本发明另一方面提供一种电子设备，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计算机程序时实现如上所述的机器人的标定方法。
本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的机器人的标定方法的步骤。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过使用激光跟踪仪和标记点坐标，可以高度精确地标定机器人的TCP，确保机器人能够准确执行任务。相对于传统的标定方法，减少了机器人移动和调整的需要。机器人可以保持固定位置，不必移动或重新示教，这提高了标定的效率和便捷性。激光跟踪仪具有较高的测量精度和稳定性，因此使用该方法进行标定可以获得可重复性和可靠性较高的结果。
附图说明
图1为本发明实施例1的标定方法的步骤流程图。
图2为本发明实施例2的标定系统的结构框图。
图3为本发明实施例3的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种机器人的标定方法，其中标定方法利用激光跟踪仪进行机器人末端工具的TCP标定，如图1所示，本标定方法包括以下步骤：
S0、保持机器人的末端姿态不变。
本实施例中，标定方法包括保持机器人的末端姿态不变的步骤。在标定的全过程中，机器人的姿态保持固定，不发生旋转或移动，以确保测量得到的数据准确无误。
S1、通过激光跟踪仪确定机器人末端法兰未安装末端工具时激光跟踪仪的坐标系到机器人末端法兰坐标系的第一变换矩阵。
本实施例中，在末端工具未安装时，通过激光跟踪仪测量，确定激光跟踪仪的坐标系到机器人末端法兰坐标系的第一变换矩阵。这个矩阵描述了两者之间的初始变换关系。
步骤S1具体包括：
S11、通过激光跟踪仪获取机器人末端法兰面的若干法兰标记点在激光跟踪仪坐标系下的对应坐标；
S111、通过激光跟踪仪拟合得到机器人末端法兰面和机器人末端法兰坐标系；
S112、根据机器人末端法兰坐标系的Z轴和法兰面确定机器人末端法兰坐标系的原点；
S113、通过激光跟踪仪获取机器人末端法兰坐标系的Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点，分别作为第一Z轴标记点和第一Y轴标记点；
S114、获取原点、第一Z轴标记点以及第一Y轴标记点在激光跟踪仪坐标系的对应坐标。
具体地，使用激光跟踪仪测量机器人在激光跟踪仪坐标系下的机器人末端法兰坐标系原点Po；
使用激光跟踪仪测量机器人在激光跟踪仪坐标系下的机器人末端法兰坐标系Z轴正方向或负方向的任一点，本实施例得到正方向点Pz；使用激光跟踪仪测量机器人末端法兰在激光跟踪仪坐标系下Y轴正方向或负方向的任一点，本实施例得到Y轴正方向点Py；其中，在其他实施例中，也可以获取X轴上的任一点作为标记点。
本实施例利用激光跟踪仪进行测量，通过拟合法确定机器人末端法兰面的形状和机器人末端法兰坐标系的位置和方向。利用末端法兰坐标系的Z轴和法兰面的位置，确定末端法兰坐标系的原点。Z轴垂直于法兰面，通过此确定原点的位置。通过以上步骤，可以得到机器人末端法兰面的关键特征点在激光跟踪仪坐标系下的对应坐标，为接下来的标定提供了准确的基础数据。其中，所谓拟合通过激光跟踪仪配套的软件自带功能实现，例如通过采集桌面上若干点集，通过软件自带算法生成在激光跟踪仪坐标系下的一个虚拟平面。本实施例通过采集机器人末端法兰上的若干点，拟合生成机器人末端法兰面。
S12、根据机器人末端法兰面的若干法兰标记点在激光跟踪仪坐标系下的对应坐标计算得到激光跟踪仪的坐标系到机器人末端法兰坐标系的第一变换矩阵。
本步骤中，依据Po、Pz、Py求出激光跟踪仪坐标系到机器人末端法兰坐标系下的变换矩阵即第一变换矩阵。
具体算法如下：
已知Po和Pz可以求出Z轴单位向量已知Po和Py可以求出Y轴单位向量X轴单位向量/>
以激光跟踪仪坐标系为参考坐标系，可以得出机器人末端法兰坐标系的表示根据公式/>(机器人末端法兰坐标系在激光跟踪仪下的表示转换到本身坐标系下的表示必定是单位矩阵)故可以得知
本实施例中，激光跟踪仪能够获取机器人末端法兰面的法兰标记点坐标，并通过计算得到第一变换矩阵，从而建立了激光跟踪仪坐标系到机器人末端法兰坐标系的准确映射关系。这个关系为后续的末端工具安装提供了准确的参考，确保了机器人的高精度定位和姿态控制。
S2、在机器人末端安装末端工具，通过激光跟踪仪确定机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标；本实施例中，安装末端工具后，通过激光跟踪仪测量末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点的坐标。
步骤S2具体包括：
S21、通过激光跟踪仪测量得到末端工具的三维坐标系；
S211、通过激光跟踪仪测量末端工具的末端原点和末端工具的头端中心点；
S212、根据末端原点和头端中心点确定机器人末端工具坐标系的Z轴；
S213、根据末端原点、头端中心点和机器人末端工具坐标系的Z轴确定机器人末端工具坐标系的Y轴；
S214、根据机器人末端工具坐标系的Z轴和Y轴确定机器人末端工具坐标系的Z轴的X轴。
本实施例中，在本方案中，利用测得的末端原点和头端中心点，确定末端工具坐标系的Z轴。Z轴通常沿着末端原点指向头端中心点，这个方向上是机器人工具的操作方向。利用末端原点、头端中心点和已确定的Z轴，确定末端工具坐标系的Y轴。Y轴通常与Z轴垂直，确保坐标系的右手定则。利用已确定的Z轴和Y轴，使用右手定则确定末端工具坐标系的Z轴的X轴方向，确保坐标系是一个右手坐标系。
S22、获取末端工具的三维坐标系的原点、Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点作为末端工具标记点；
S221、获取机器人末端工具坐标系Z轴的任意一点作为第二Z轴标记点；
S222、获取机器人末端工具坐标系Y轴的任意一点作为第二Y轴标记点；在一可实施方案中，若无需标定Y轴，则该步骤可以省略，即在该可实施方案中可根据需要省略标定Y轴的步骤，相较于现有的标定方法可以减少步骤，方便操作。
S23、获取末端工具标记点在激光跟踪仪坐标系下的对应坐标。
本实施例中，使用激光跟踪仪测量末端工具在激光跟踪仪坐标系下的原点P′o；使用激光跟踪仪测量末端工具在激光跟踪仪坐标系下的Z轴正方向或负方向的任一点，本实施例获取正方向点P′z。在其他实施例中，也可以获取Z轴负方向的点，对此可以按需选择，本实施例不做限制。使用激光跟踪仪测量末端工具在激光跟踪仪坐标系下Y轴正方向或负方向的任一点，本实施例得到Y轴正方向点P′y；可选地，在其他实施例中当需要确定末端工具3个方向时，也可以再进一步获取X轴上的点作为标记点。
S231、计算得到末端原点、第二Z轴标记点和第二Y轴标记点在激光跟踪仪坐标系的对应坐标。在一可实施方案中，若无需标定Y轴则无需获取第二Y轴标记点在激光跟踪仪坐标系的对应坐标。
S3、根据第一变换矩阵以及机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标确定标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标。
本步骤中，利用步骤S1得到的第一变换矩阵，将激光跟踪仪测量的末端工具标记点坐标转换到机器人末端法兰坐标系下，确定末端工具标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标。
具体地，已知P′o、P′z、P′t及故可以得出：
S4、根据末端工具的若干末端工具标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算机器人末端法兰坐标系到机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据第二变换矩阵完成机器人的TCP标定。具体计算过程如下：
已知P″o和P″z可以求出Z轴单位向量已知P″o和P″y可以求出Y轴单位向量/>X轴单位向量/>
以机器人末端法兰坐标系为参考坐标系，可以得出机器人末端工具坐标系的表示根据公式/>故可以求得机器人最终的第二变换矩阵，即TCP标定矩阵/>需要说明的是：当P″y在不需要明确方向时，可以设定任意一个不和/>平行的向量/>从而求出/>
本步骤中，利用末端工具的若干末端工具标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标，计算机器人末端法兰坐标系到机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵。利用第二变换矩阵，完成机器人的TCP标定。这个标定过程确保了机器人在工作时的准确位置和姿态信息，提高了工作精度。
本实施例中，通过使用激光跟踪仪和标记点坐标，可以高度精确地标定机器人的TCP，确保机器人能够准确执行任务。相对于传统的标定方法，减少了机器人移动和调整的需要。机器人可以保持固定位置，不必移动或重新示教，仅需在机器人安装末端工具前后分别通过激光跟踪仪进行测量，根据测量结果进行计算即可完成标定，这提高了标定的效率和便捷性。激光跟踪仪具有较高的测量精度和稳定性，因此使用该方法进行标定可以获得可重复性和可靠性较高的结果。
实施例2
本实施例提供一种机器人的标定系统，标定系统应用于机器人末端工具的TCP标定，如图2所示，标定系统包括：
第一变换矩阵确定模块1，用于通过激光跟踪仪确定机器人末端法兰未安装末端工具时激光跟踪仪的坐标系到机器人末端法兰坐标系的第一变换矩阵；
第一标记点坐标确定模块2，用于在机器人末端安装末端工具，通过激光跟踪仪确定机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标；
第二标记点坐标确定模块3，用于根据第一变换矩阵以及机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标确定标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标；
第二变换矩阵确定模块4，用于根据末端工具的若干末端工具标记点在机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算机器人末端法兰坐标系到机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据第二变换矩阵完成机器人的TCP标定。
本实施例通过使用激光跟踪仪和标记点坐标，可以高度精确地标定机器人的TCP，确保机器人能够准确执行任务。相对于传统的标定方法，减少了机器人移动和调整的需要。机器人可以保持固定位置，不必移动或重新示教，这提高了标定的效率和便捷性。激光跟踪仪具有较高的测量精度和稳定性，因此使用该方法进行标定可以获得可重复性和可靠性较高的结果。
实施例3
图3为本发明实施例3提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备包括存储器、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，处理器执行程序时实现实施例1的机器人的标定方法。图3显示的电子设备30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3所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同系统组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。
总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)323。
存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324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。
处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例1所提供的机器人的标定方法。
电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36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36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30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、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例4
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现实施例1机器人的标定方法的步骤。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现实施例1机器人的标定方法中的步骤。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人的标定方法，其特征在于，所述标定方法利用激光跟踪仪进行机器人末端工具的TCP标定，所述标定方法包括以下步骤：
通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的末端法兰未安装末端工具时所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵；
在所述机器人末端安装所述末端工具，通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标；
根据所述第一变换矩阵以及所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的所述若干末端工具标记点坐标确定所述末端工具标记点在所述机器人的末端法兰坐标系的对应坐标；
根据所述末端工具的若干末端工具标记点在所述机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算所述机器人末端法兰坐标系到所述机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据所述第二变换矩阵完成所述机器人的TCP标定。
2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的末端法兰未安装末端工具时所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪获取所述机器人的所述末端法兰面的若干法兰标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标；
根据所述机器人的所述末端法兰面的所述若干法兰标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标计算得到所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人的末端法兰坐标系的第一变换矩阵。
3.如权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述通过所述激光跟踪仪获取所述机器人的所述末端法兰面的所述若干法兰标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪拟合得到所述机器人末端法兰面和所述机器人末端法兰坐标系；
根据所述机器人末端法兰坐标系的Z轴以及所述法兰面确定所述机器人末端法兰坐标系的原点；
通过所述激光跟踪仪获取所述机器人末端法兰坐标系的Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点，分别作为第一Z轴标记点和第一Y轴标记点；
获取所述机器人末端法兰坐标系的原点、所述第一Z轴标记点和所述第一Y轴标记点在所述激光跟踪仪坐标系的对应坐标。
4.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述在所述机器人末端安装所述末端工具，通过所述激光跟踪仪确定所述机器人的所述末端工具在所述激光跟踪仪坐标系下的若干末端工具标记点坐标的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪测量得到所述末端工具的三维坐标系；
计算得到所述末端工具的三维坐标系的原点、Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点作为末端工具标记点；
获取所述末端工具标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标。
5.如权利要求4所述的标定方法，其特征在于，所述通过所述激光跟踪仪测量得到所述末端工具的三维坐标系的步骤包括：
通过所述激光跟踪仪测量所述末端工具的末端原点和所述末端工具的头端中心点；
根据所述末端原点和头端中心点确定所述机器人末端工具坐标系的Z轴；
根据所述末端原点、头端中心点和所述机器人末端工具坐标系的Z轴确定所述机器人末端工具坐标系的Y轴；
根据所述机器人末端工具坐标系的Z轴和Y轴确定所述机器人末端工具坐标系的X轴。
6.如权利要求5所述的标定方法，其特征在于，所述计算得到所述末端工具的三维坐标系的原点、Z轴上的任意一点和Y轴上的任意一点作为末端工具标记点的步骤具体包括：
获取所述机器人末端工具坐标系Z轴的任意一点作为第二Z轴标记点；
和/或，获取所述机器人末端工具坐标系Y轴的任意一点作为第二Y轴标记点；
和/或，获取所述末端工具标记点在所述激光跟踪仪坐标系下的对应坐标的步骤包括：
获取所述末端原点、第二Z轴标记点和/或所述第二Y轴标记点在所述激光跟踪仪坐标系的对应坐标。
7.如权利要求1-6任一项所述的标定方法，其特征在于，所述标定方法还包括：保持所述机器人的末端姿态不变。
8.一种机器人的标定系统，其特征在于，所述标定系统应用于机器人末端工具的TCP标定，所述标定系统包括：
第一变换矩阵确定模块，用于通过激光跟踪仪确定机器人末端法兰未安装末端工具时所述激光跟踪仪的坐标系到所述机器人末端法兰坐标系的第一变换矩阵；
第一标记点坐标确定模块，用于在机器人末端安装末端工具，通过激光跟踪仪确定机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干标记点坐标；
第二标记点坐标确定模块，用于根据所述第一变换矩阵以及所述机器人末端工具在激光跟踪仪坐标系下的若干标记点坐标确定所述标记点在所述机器人末端法兰坐标系的对应坐标；
第二变换矩阵确定模块，用于根据所述末端工具的若干标记点在所述机器人末端法兰坐标系的对应坐标计算所述机器人末端法兰坐标系到机器人末端工具坐标系的第二变换矩阵，根据所述第二变换矩阵完成机器人的TCP标定。
9.一种电子设备，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计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的机器人的标定方法。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的机器人的标定方法的步骤。
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