CN118081733A - 一种机器人用户坐标系校准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人用户坐标系校准装置及方法，装置包括机器人、PSD夹具、二维PSD位置传感器、激光光源、三维位移台、采集卡和上位机；方法：首先用三点示教法标定用户坐标系，用直接输入法建立PSD工具坐标系；其次控制机器人先后运动到仅高度不同的两个位置，利用激光器发射光束照射到二维PSD位置传感器感光面的两个测量值计算得到光束在机器人基坐标系下的方向向量；通过激光束方向向量计算新用户坐标系的绕轴旋转量，并重新进行上述操作，迭代得到满足偏差要求的用户坐标系绕轴旋转量；最后，利用最后一次迭代测量值计算得到的用户坐标系原点偏差值对原点坐标进行补偿。校准方法能实现对机器人用户坐标系的高精度校准，成本低且易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，特别是一种机器人用户坐标系校准装置及方法。
背景技术
太赫兹脉冲可以对物体内部成像，但需要满足两个条件：首先，太赫兹波必须要垂直入射到物体表面；其次，逐点检测时，太赫兹发射原点到物体表面检测点的距离必须相等。这两个条件使得太赫兹成像技术只能广泛应用在平面物体上，难以在曲面物体上应用。为了使太赫兹成像技术应用于曲面物体，引入串联型工业机械臂夹持样品自由运动。引入机械臂后，将用户坐标系的Z轴建立在与太赫兹波重合的位置，用户坐标系的Z轴与太赫兹波的同轴度越高，则太赫兹波垂直入射到物体表面的精度越高，因此需要高精度的标定用户坐标系。三坐标测量机可以用于机械臂标定，但该设备体积大，需要较大的空间进行安装与使用；激光跟踪仪可以高精度标定机械臂，但价格十分昂贵且操作难度大；视觉测量方法可以用于机械臂标定，但该方法依赖于算法，而算法开发难度大。浙江理工大学张恩政发表的国家发明专利“基于圆周封闭原则的工业机器人自校准装置及方法”，专利号为“CN113752297A”，提出了一种机器人校准方法，包括：利用机器人带动激光器照射到圆周封闭装置上的二维PSD位置传感器上感光面中心点位置，得到感光面中心位置的测量值，多次旋转圆周封闭装置以测量感光面中心位置。建立约束方程求解出机器人模型参数误差并进行补偿，实现机器人用户坐标系的校准。该方法用到的装置复杂且装配精度要求高，而且该方法操作步骤较复杂，每次迭代都需要多次旋转圆周封闭装置。目前尚未有一种操作简单、精度高、成本低且能够用在太赫兹成像技术中机器人的标定方法，因此研究一种太赫兹成像技术中的机器人的标定方法具有重要的研究意义和实际价值
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机器人用户坐标系校准装置及方法，成本低且校准精度高，能大大提升机器人的定位精度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种机器人用户坐标系校准装置，包括机器人(1)、PSD夹具(2)、二维PSD位置传感器(3)、激光光源(4)、三维位移台(5)、采集卡(6)和上位机(7)；所述PSD夹具(2)固定在机器人(1)末端；所述二维PSD位置传感器(3)固定在PSD夹具(2)上；所述激光光源(4)固定在三维位移台(5)上；所述采集卡(6)用于采集二维PSD位置传感器(3)输出的模拟电压；所述上位机(7)与采集卡(6)连接，用于显示二维PSD位置传感器(3)的模拟电压并计算光斑质心位置；所述机器人(1)用于带动二维PSD位置传感器(3)在三维空间内运动，使所述激光光源(4)发射的激光照射到二维PSD位置传感器(3)的感光面。
在一较佳的实施例中，所述机器人(1)为串联型工业机械臂，用于带动二维PSD位置传感器(3)在三维空间内自由运动。
在一较佳的实施例中，所述PSD夹具(2)具有对心和夹紧的作用；卡爪(2-1)有刻度尺，根据刻度尺手动调整二维PSD位置传感器(3)的位置以实现感光面y方向的中心与PSD夹具(2)中心的对准，再通过卡爪(2-1)在定位轨道(2-2)上移动，使卡爪一左一右的内侧壁同时抵住二维PSD位置传感器(3)，以此实现感光面x方向的中心与PSD夹具(2)中心的对准。
在一较佳的实施例中，所述三维位移台(5)用于调节激光光源(4)位置；所述三维位移台(5)可以在X、Y、Z方向上高精度调节激光光源(4)位置。
本发明还提供了一种机器人用户坐标系校准方法，采用一种机器人用户坐标系校准装置，包括以下步骤：
步骤S1：用三点示教法粗标定用户坐标系{O-XYZ}，用直接输入法标定PSD工具坐标系{Op-XpYpZp}；其中所述的用户坐标系原点理论上建立在激光光源(4)的发射方向上，且用户坐标系的Z轴负方向理论上与激光光源(4)发射的激光束方向一致；所述的PSD工具坐标系原点与二维PSD位置传感器(3)的感光面中心重合，所述PSD工具坐标系Zp轴垂直于二维PSD位置传感器(3)的感光面；
步骤S2：控制机器人(1)带动二维PSD位置传感器(3)运动，使机器人运动到用户坐标系{O-XYZ}下的(0,0,0,0,0,0)位置，其中1-3列是用户坐标系{O-XYZ}下X、Y、Z的坐标值，4-6列是绕着X轴、Y轴、Z轴的转动量，由于转动量的值都为0，说明此时PSD工具坐标系的各个轴与用户坐标系的各个轴对应平行；采集卡(6)采集此时激光光源(4)发射的激光束照射在二维PSD位置传感器(3)上产生的模拟电压值，上位机(7)根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置同时记录此时机器人关节角数值，其中，i表示第i次迭代；
步骤S3：控制机器人(1)带动二维PSD位置传感器(3)运动，使机器人运动到用户坐标系{O-XYZ}下的(0,0,z,0,0,0)位置，其中z<0；采集卡(6)采集此时激光光源(4)发射的激光束照射在二维PSD位置传感器(3)上产生的模拟电压值，上位机(7)根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置同时记录此时机器人关节角数值；
步骤S4：如果上述点和/>点位置偏差/>大于或等于阈值δ，则利用/>坐标值计算激光束在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的方向向量如果位置偏差Δδ＜δ，说明此时激光束方向向量与用户坐标系的Z轴平行，下一步执行步骤S6；
步骤S5：以作为机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下新用户坐标系的Z轴方向向量，计算新用户坐标系X轴和Y轴的方向向量；利用新用户坐标系各个轴的方向向量计算机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}变换到新用户坐标系{O-XYZ}的绕轴旋转量w、p、r；将得到的绕轴旋转量用在新的用户坐标系中，回到步骤S2；
步骤S6：利用最后一次迭代的坐标值计算得到用户坐标系的原点偏差值并对原点坐标进行补偿。
在一较佳的实施例中，所述步骤S2提到的根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置具体计算步骤为：
利用步骤S2得到模拟电压Vsx、Vsy、Vdx、Vdy计算光斑质心位置，其中Vsx是x轴两个电极的电压和，Vdx是x轴两个电极的电压差，Vsy是y轴两个电极的电压和，Vdy是y轴两个电极的电压差，二维PSD位置传感器(3)感光面的大小为2L×2L(mm2)；
根据PSD检测光斑质心公式可求得：
在一较佳的实施例中，所述步骤S4中的具体计算步骤为：
机器人运动到(0,0,0,0,0,0)位置时，利用机器人各关节角读数求得在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的三维位置/>
根据公式：
已知θj、αj-1、aj-1、dj分别表示机器人运动到某一位置时，第j个关节的关节角、扭转角、连杆长度及连杆偏置参数；/>表示机器人运动到(0,0,0,0,0,0)位置时，机器人末端在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的位姿矩阵；/>表示PSD工具坐标系{Op-XpYpZp}在机器人末端下的位姿矩阵；
同理，根据公式计算/>在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的三维位置/>
求得：
在一较佳的实施例中，所述步骤S5计算机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}变换到新用户坐标系{O-XYZ}的绕轴旋转量w、p、r；的具体步骤为：
是激光束的方向向量，也是即将校准的新用户坐标系的Z轴的负方向向量，则/>取向量/>利用向量/>和/>得到新用户坐标系的Y轴的方向向量/>
利用向量和/>计算新用户坐标系的X轴的方向向量/>
设机器人基坐标系的方向向量：
绕轴旋转变换中，绕X轴旋转w的旋转矩阵为R(w)，绕Y轴旋转p的旋转矩阵为R(p)，绕Z轴旋转r的旋转矩阵为R(r)，如下所示：
绕机器人基坐标系旋转到用户坐标系的顺序为先绕X'轴，再绕Y'轴，最后绕Z'轴转动，得到旋转矩阵R：
又由于新用户坐标系{O-XYZ}相对于机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}的旋转矩阵为：
所以，可求得：
其中：
将求得的w、p、r应用于新的用户坐标系，回到步骤S2。
在一较佳的实施例中，所述步骤S6具体步骤为：
利用最后一次迭代获得的和/>坐标值，计算平均值原用户坐标系原点O(xo,yo,zo)调整为
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的装置，其结构设计精简，具有很强的实用性
2、本发明提供的校准方法，方法中用到的PSD等设备相较于其他方法用到的设备价格更低廉，具有非常大的价格优势。
3、本发明提供的校准方法，方法中需要的原始信息少且易于获取，能够快速又准确地实现机器人工件坐标系的校准。完成工件坐标系的校准后，大大提高了机器人的绝对定位精度，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明优选实施例的校准装置系统组成图；
图2是本发明优选实施例的校准装置中PSD夹具夹紧二维PSD位置传感器示意图；
图3为本发明优选实施例的校准方法的流程示意图；
图4为本发明优选实施例校准用户坐标系后的测量结果图。
图中：1-机器人，2-PSD夹具，3-二维PSD位置传感器，4-激光光源，5-三维位移台，6-采集卡，7-上位机。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1-4所示，本实施例提供了一种机器人用户坐标系校准装置，装置包括机器人(1)、PSD夹具(2)、二维PSD位置传感器(3)、激光光源(4)、三维位移台(5)、采集卡(6)和上位机(7)；所述PSD夹具(2)固定在机器人(1)末端；所述二维PSD位置传感器(3)固定在PSD夹具(2)上；所述激光光源(4)固定在三维位移台(5)上；所述采集卡(6)用于采集二维PSD位置传感器(3)输出的模拟电压；所述上位机(7)与采集卡(6)连接，用于显示二维PSD位置传感器(3)的模拟电压并计算光斑质心位置；所述机器人(1)用于带动二维PSD位置传感器(3)在三维空间内运动，使所述激光光源(4)发射的激光照射到二维PSD位置传感器(3)的感光面。
在本实施例中，机器人(1)为串联型工业机械臂，用于带动二维PSD位置传感器(3)在三维空间内自由移动。
在本实施例中，PSD夹具(2)具有对心和夹紧的作用。具体来说，如图2所示，卡爪(2-1)有刻度尺，根据刻度尺手动调整二维PSD位置传感器(3)的位置以实现感光面y方向的中心与PSD夹具(2)中心的对准，再通过卡爪(2-1)在定位轨道(2-2)上移动，使卡爪一左一右的内侧壁同时抵住二维PSD位置传感器(3)，以此实现感光面x方向的中心与PSD夹具(2)中心的对准。
在本实施例中，三维位移台(5)用于调节激光光源(4)位置，可以在X、Y、Z方向上高精度调节激光光源(4)位置。
如图3所示，本实施例提供的基于上述装置的机器人用户坐标系校准方法，包括以下步骤：
步骤S1：用三点示教法粗标定用户坐标系{O-XYZ}，用直接输入法标定PSD工具坐标系{Op-XpYpZp}。其中所述的用户坐标系原点理论上建立在激光光源(4)的发射方向上，且用户坐标系的Z轴负方向理论上与激光光源(4)发射的激光束方向一致；所述的PSD工具坐标系原点与二维PSD位置传感器(3)的感光面中心重合，所述PSD工具坐标系Zp轴垂直于二维PSD位置传感器(3)的感光面。
步骤S2：控制机器人(1)带动二维PSD位置传感器(3)运动，使机器人运动到用户坐标系{O-XYZ}下的(0,0,0,0,0,0)位置，其中1-3列是用户坐标系{O-XYZ}下X、Y、Z的坐标值，4-6列是绕着X轴、Y轴、Z轴的转动量，由于转动量的值都为0，说明此时PSD工具坐标系的各个轴与用户坐标系的各个轴对应平行。采集卡(6)采集此时激光光源(4)发射的激光束照射在二维PSD位置传感器(3)上产生的模拟电压值，上位机(7)根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置同时记录此时机器人关节角数值，其中，i表示第i次迭代。
步骤S3：控制机器人(1)带动二维PSD位置传感器(3)运动，使机器人运动到用户坐标系{O-XYZ}下的(0,0,z,0,0,0)位置，其中z<0；采集卡(6)采集此时激光光源(4)发射的激光束照射在二维PSD位置传感器(3)上产生的模拟电压值，上位机(7)根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置同时记录此时机器人关节角数值。
步骤S4：如果上述点和/>点位置偏差/>大于或等于阈值δ，则利用/>坐标值计算激光束在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的方向向量如果位置偏差Δδ＜δ，说明此时激光束方向向量与用户坐标系的Z轴平行，下一步执行步骤S6。
步骤S5：以作为机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下新用户坐标系的Z轴方向向量，计算新用户坐标系X轴和Y轴的方向向量。利用新用户坐标系各个轴的方向向量，计算机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}变换到新用户坐标系{O-XYZ}的绕轴旋转量w、p、r。将得到的绕轴旋转量用在新的用户坐标系中，回到步骤S2。
步骤S6：利用最后一次迭代的坐标值计算得到用户坐标系的原点偏差值并对原点坐标进行补偿。
在本实施例中，实施步骤S1-S3，不同高度下，二维PSD位置传感器的检测光斑质心位置结果如下表所示，说明用户坐标系其Z轴与激光束方向有较大的夹角值，用户坐标系需要校准。
表1不同高度下二维PSD位置传感器的检测光斑质心位置
在本实施例中，步骤S2提到的根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置具体计算步骤为：
利用步骤S2得到模拟电压Vsx、Vsy、Vdx、Vdy计算光斑质心位置，其中Vsx是x轴两个电极的电压和，Vdx是x轴两个电极的电压差，Vsy是y轴两个电极的电压和，Vdy是y轴两个电极的电压差，二维PSD位置传感器(3)感光面的大小为2L×2L(mm2)。
根据PSD检测光斑质心公式可求得：
在本实施例中，步骤S4中的具体计算步骤为：
机器人运动到(0,0,0,0,0,0)位置时，利用机器人各关节角读数求得A1i在机器人基坐标系{O-X'Y'Z'}下的三维位置
根据公式：
已知θj、αj-1、aj-1、dj分别表示机器人运动到某一位置时第j个关节的关节角、扭转角、连杆长度及连杆偏置参数；/>表示机器人运动到(0,0,0,0,0,0)位置时，机器人末端在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的位姿矩阵。/>表示PSD工具坐标系{O-XpYpZp}在机器人末端下的位姿矩阵。
同理，根据公式计算/>在机器人基坐标系{O-X'Y'Z'}下的三维位置/>
求得：
在本实施例中，步骤S5计算机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}变换到新用户坐标系{O-XYZ}的绕轴旋转量w、p、r。的具体步骤为：
是激光束的方向向量，也是即将校准的新用户坐标系的Z轴的负方向向量，则/>取向量/>利用向量/>和/>新用户坐标系的Y轴的方向向量/>
利用向量和/>计算新用户坐标系的X轴的方向向量/>
设机器人基坐标系的方向向量：
绕轴旋转变换中，绕X轴旋转w的旋转矩阵为R(w)，绕Y轴旋转p的旋转矩阵为R(p)，绕Z轴旋转r的旋转矩阵为R(r)，如下所示：
绕机器人基坐标系旋转到用户坐标系的顺序为先绕X'轴，再绕Y'轴，最后绕Z'轴转动，得到旋转矩阵R：
又由于新用户坐标系{O-XYZ}相对于机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}的旋转矩阵为：
所以，可求得：
其中：
将求得的w、p、r应用于新的用户坐标系，回到步骤S2。
在本实施例中，步骤S6具体步骤为：
利用最后一次迭代获得的和/>坐标值，计算平均值原用户坐标系原点O(xo,yo,zo)调整为
如图4所示，是校准用户坐标系后，控制机器人运动到(0,0,zk,0,0,0)位置，zk表示控制机器人运动到不同高度下的高度值，多次在不同高度下测量的光斑质心位置结果图。不同高度下，光斑质心位置的平均值x的标准差SDx＝0.011，y的标准差SDy＝0.008，标准差很小，说明这些数值非常接近平均值，数值比较稳定。用平均值计算得到原点的距离/>由于机器人重复定位精度为±0.02mm，因此认为该距离的误差是由重复定位精度影响的，无法消除。校准用户坐标系后，机器人精度由之前x的0.75减到了/>y的0.15减到了/>因此，认为用户坐标系经过校准后，不同高度下都能精准入射二维PSD位置传感器的感光面中心，说明此时用户坐标系的Z轴与激光束已经重合，实现了校准。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种机器人用户坐标系校准装置，其特征在于，包括机器人(1)、PSD夹具(2)、二维PSD位置传感器(3)、激光光源(4)、三维位移台(5)、采集卡(6)和上位机(7)；所述PSD夹具(2)固定在机器人(1)末端；所述二维PSD位置传感器(3)固定在PSD夹具(2)上；所述激光光源(4)固定在三维位移台(5)上；所述采集卡(6)用于采集二维PSD位置传感器(3)输出的模拟电压；所述上位机(7)与采集卡(6)连接，用于显示二维PSD位置传感器(3)的模拟电压并计算光斑质心位置；所述机器人(1)用于带动二维PSD位置传感器(3)在三维空间内运动，使所述激光光源(4)发射的激光照射到二维PSD位置传感器(3)的感光面。
2.根据权利要求1所述的一种机器人用户坐标系校准装置，其特征在于，所述机器人(1)为串联型工业机械臂，用于带动二维PSD位置传感器(3)在三维空间内自由运动。
3.根据权利要求1所述的一种机器人用户坐标系校准装置，其特征在于，所述PSD夹具(2)具有对心和夹紧的作用；卡爪(2-1)有刻度尺，根据刻度尺手动调整二维PSD位置传感器(3)的位置以实现感光面y方向的中心与PSD夹具(2)中心的对准，再通过卡爪(2-1)在定位轨道(2-2)上移动，使卡爪一左一右的内侧壁同时抵住二维PSD位置传感器(3)，以此实现感光面x方向的中心与PSD夹具(2)中心的对准。
4.根据权利要求1所述的一种机器人用户坐标系校准装置，其特征在于，所述三维位移台(5)用于调节激光光源(4)位置；所述三维位移台(5)可以在X、Y、Z方向上高精度调节激光光源(4)位置。
5.一种机器人用户坐标系校准方法，其特征在于采用了上述权利要求1至4中任意一项所述的一种机器人用户坐标系校准装置，包括以下步骤：
步骤S1：用三点示教法粗标定用户坐标系{O-XYZ}，用直接输入法标定PSD工具坐标系{Op-XpYpZp}；其中所述的用户坐标系原点理论上建立在激光光源(4)的发射方向上，且用户坐标系的Z轴负方向理论上与激光光源(4)发射的激光束方向一致；所述的PSD工具坐标系原点与二维PSD位置传感器(3)的感光面中心重合，所述PSD工具坐标系Zp轴垂直于二维PSD位置传感器(3)的感光面；
步骤S2：控制机器人(1)带动二维PSD位置传感器(3)运动，使机器人运动到用户坐标系{O-XYZ}下的(0,0,0,0,0,0)位置，其中1-3列是用户坐标系{O-XYZ}下X、Y、Z的坐标值，4-6列是绕着X轴、Y轴、Z轴的转动量，由于转动量的值都为0，说明此时PSD工具坐标系的各个轴与用户坐标系的各个轴对应平行；采集卡(6)采集此时激光光源(4)发射的激光束照射在二维PSD位置传感器(3)上产生的模拟电压值，上位机(7)根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置同时记录此时机器人关节角数值，其中，i表示第i次迭代；
步骤S3：控制机器人(1)带动二维PSD位置传感器(3)运动，使机器人运动到用户坐标系{O-XYZ}下的(0,0,z,0,0,0)位置，其中z<0；采集卡(6)采集此时激光光源(4)发射的激光束照射在二维PSD位置传感器(3)上产生的模拟电压值，上位机(7)根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置同时记录此时机器人关节角数值；
步骤S4：如果上述点和/>点位置偏差/>大于或等于阈值δ，则利用/>坐标值计算激光束在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的方向向量如果位置偏差Δδ＜δ，说明此时激光束方向向量与用户坐标系的Z轴平行，下一步执行步骤S6；
步骤S5：以作为机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下新用户坐标系的Z轴方向向量，计算新用户坐标系X轴和Y轴的方向向量；利用新用户坐标系各个轴的方向向量计算机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}变换到新用户坐标系{O-XYZ}的绕轴旋转量w、p、r；将得到的绕轴旋转量用在新的用户坐标系中，回到步骤S2；
步骤S6：利用最后一次迭代的坐标值计算得到用户坐标系的原点偏差值并对原点坐标进行补偿。
6.根据权利要求5所述的一种机器人用户坐标系校准方法，其特征在于，所述步骤S2提到的根据模拟电压值计算得到光斑质心在二维PSD位置传感器(3)感光面的位置具体计算步骤为：
利用步骤S2得到模拟电压Vsx、Vsy、Vdx、Vdy计算光斑质心位置，其中Vsx是x轴两个电极的电压和，Vdx是x轴两个电极的电压差，Vsy是y轴两个电极的电压和，Vdy是y轴两个电极的电压差，二维PSD位置传感器(3)感光面的大小为2L×2L(mm2)；
根据PSD检测光斑质心公式可求得：
7.根据权利要求5所述的一种机器人用户坐标系校准方法，其特征在于，所述步骤S4中的具体计算步骤为：
机器人运动到(0,0,0,0,0,0)位置时，利用机器人各关节角读数求得在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的三维位置/>
根据公式：
已知θj、αj-1、aj-1、dj分别表示机器人运动到某一位置时，第j个关节的关节角、扭转角、连杆长度及连杆偏置参数；/>表示机器人运动到(0,0,0,0,0,0)位置时，机器人末端在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的位姿矩阵；/>表示PSD工具坐标系{Op-XpYpZp}在机器人末端下的位姿矩阵；
同理，根据公式计算/>在机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}下的三维位置/>
求得：
8.根据权利要求5所述的一种机器人用户坐标系校准方法，其特征在于，所述步骤S5计算机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}变换到新用户坐标系{O-XYZ}的绕轴旋转量w、p、r；的具体步骤为：
是激光束的方向向量，也是即将校准的新用户坐标系的Z轴的负方向向量，则取向量/>利用向量/>和/>得到新用户坐标系的Y轴的方向向量/>
利用向量和/>计算新用户坐标系的X轴的方向向量/>
设机器人基坐标系的方向向量：
绕轴旋转变换中，绕X轴旋转w的旋转矩阵为R(w)，绕Y轴旋转p的旋转矩阵为R(p)，绕Z轴旋转r的旋转矩阵为R(r)，如下所示：
绕机器人基坐标系旋转到用户坐标系的顺序为先绕X'轴，再绕Y'轴，最后绕Z'轴转动，得到旋转矩阵R：
又由于新用户坐标系{O-XYZ}相对于机器人基坐标系{O'-X'Y'Z'}的旋转矩阵为：
所以，可求得：
其中：
将求得的w、p、r应用于新的用户坐标系，回到步骤S2。
9.根据权利要求5所述的一种机器人用户坐标系校准方法，其特征在于，所述步骤S6具体步骤为：
利用最后一次迭代获得的和/>坐标值，计算平均值/>原用户坐标系原点O(xo,yo,zo)调整为/>
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311735382.8A CN118081733A (zh) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | 一种机器人用户坐标系校准装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311735382.8A CN118081733A (zh) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | 一种机器人用户坐标系校准装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118081733A true CN118081733A (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=91163917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311735382.8A Pending CN118081733A (zh) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | 一种机器人用户坐标系校准装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118081733A (zh) |
-
2023
- 2023-12-18 CN CN202311735382.8A patent/CN118081733A/zh active Pending
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