CN205343173U - 机器人手眼坐标系标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种机器人手眼坐标系标定装置，包括：机器人本体、安装在所述机器人本体上的工具体、安装在所述工具体末端的激光发射器、位于所述工具体末端下侧的标记台、用来拍摄所述标记台的摄像装置以及控制所述机器人本体、工具体、激光发射器和所述摄像装置动作的控制端，所述标记台上固定有热敏纸。相较于现有技术，本实用新型的机器人手眼坐标系标定装置由于采用了所述激光发射器以及与所述激光发射器相配合的热敏纸，从而实现了非接触式标定，精度较高、速度快，满足了现代化生产对标定速度、精度的要求。

Description

机器人手眼坐标系标定装置

技术领域

本实用新型涉及机器人标定技术领域，尤其涉及一种机器人手眼坐标系标定装置。

背景技术

机器人以其极高的重复定位精度、较高的绝对定位精度、高度的柔性、较小的安装空间需求和可编程控制等特点，不仅保证了其具有比较大的灵活作业空间，而且保证了总体布局设计上的结构紧凑性和作业空间开敞性，在现代制造业中得到了广泛的应用。机器人主要通过快换法兰快速抓放大量模块化工装来实现自动化生产。工具快换法兰通过气动控制实现快换法兰两部分的自动锁紧和分离，可以传送电、气和控制信号，是保证机器人“一机多能”的重要部件。通过机器人发出的气动控制信号，工业机器人可以在不同作业工序，利用工具快换法兰公端迅速准确地吸合不同工具快换法兰母端进行工作。

随着人工智能技术的发展，机器人已经具有视觉系统，并利用视觉系统获取的图像来控制末端执行器执行机械加工以及安装等动作。简单来讲，视觉系统相当于人的眼睛，末端执行器相当于人的手，通过手眼之间的配合完成预先设置的动作任务。当机器人通过手眼系统执行任务时，视觉系统采集环境空间物体的位置坐标，但是该位置坐标是以视觉系统坐标系为基准的，需要将其向控制末端执行器移动的机械手坐标系进行转换。同时，末端执行器的运动参数也需转换为视觉系统坐标系内的位置坐标。因此，为了保证机器人将空间物体准确移动到目标位置，需要确定出视觉系统坐标系与机械手坐标系之间的转换关系，也即，需要对机器人的手眼进行标定。

为了解决上述机器人体系的标定问题，现有的方法都需要通过安装于机器人的工具体末端来接触空间的某点或某几点后完成。例如，在机器人运动轴上安装笔以便在相应点位处进行涂抹标记，或者安装针头以便在相应点位处进行扎孔标记。由于安装的笔芯或者针头与机器人工具体末端中心点之间存在一定误差，并且笔芯或者针头在标记时与接触面处因存在摩擦导致的标记误差，从而使得标记点位时的误差范围变得更大，无法满足现代化生产对标定精度的要求。

鉴于上述问题，有必要提供一种机器人手眼坐标系标定装置，以解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种机器人手眼坐标系标定装置，该机器人手眼坐标系标定装置能够快速方便地对工具坐标系和摄像坐标系进行标定，并且精度高，满足了现代化生产对标定速度、精度的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种机器人手眼坐标系标定装置，包括：机器人本体、安装在所述机器人本体上的工具体、安装在所述工具体末端的激光发射器、位于所述工具体末端下侧的标记台、用来拍摄所述标记台的摄像装置以及控制所述机器人本体、工具体、激光发射器和所述摄像装置动作的控制端，所述标记台上固定有热敏纸，进行手眼坐标系标定时，在所述工具体末端到达预设点位时，所述激光发射器执行开启、关闭动作以在所述热敏纸上留下与所述预设点位相对应的点位痕迹；在所述工具体末端离开所述预设点位时，所述摄像装置对前述点位痕迹进行标记。

进一步地，所述机器人本体内部设置有嵌入式控制器，所述嵌入式控制器根据工具坐标系下的预设点位信息和摄像装置坐标系下的与预设点位信息相对应的点位痕迹信息拟合出工具坐标系和摄像装置坐标系下的点位关系。

进一步地，所述嵌入式控制器与所述摄像装置通过以太网进行通信。

进一步地，所述嵌入式控制器与所述激光发射器通过输入/输出端口进行通信。

进一步地，所述机器人本体具有若干关节、驱动所述关节运动的电机以及驱动所述电机运转的电机驱动器，所述电机驱动器与所述嵌入式控制器通过CAN总线进行通信。

进一步地，所述嵌入式控制器设置有存储装置以储存工具坐标系下的预设点位信息和摄像装置坐标系下的点位痕迹信息。

本实用新型的有益效果是：相较于现有技术，本实用新型的机器人手眼坐标系标定装置能够快速、方便地对工具坐标系和摄像装置坐标系进行标定，并且精度高，满足了现代化生产对标定速度、精度的要求。

附图说明

图1所示为本实用新型机器人手眼坐标系标定装置的示意图。

图2为图1所示机器人手眼坐标系标定装置的模块示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本实用新型的实施方式仅仅是示例性的，并且本实用新型并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1与图2所示，本实用新型的机器人手眼坐标系标定装置100包括机器人本体10、安装在所述机器人本体10上的工具体20、安装在所述工具体20末端的激光发射器30、位于所述工具体20末端下侧的标记台40、用来拍摄所述标记台40的摄像装置50以及控制所述机器人本体10、工具体20、激光发射器30和所述摄像装置50动作的控制端60。

所述机器人本体10具有若干关节（未图示）、驱动所述关节运动的电机12、驱动所述电机12运转的电机驱动器13以及位于所述机器人本体10内部并可控制所述电机驱动器13的嵌入式控制器11。所述嵌入式控制器11与所述电机驱动器13通过CAN总线进行通信。所述工具体20安装在所述机器人本体10上，用来执行不同的作业任务。所述工具体20具有工具坐标系。

所述激光发射器30安装在所述工具体20的末端，用以产生定向、高能的光线。所述激光发射器30与所述嵌入式控制器11通过输入/输出端口进行通信。所述标记台40位于所述工具体20末端的下侧，其上设置有热敏纸41。所述热敏纸41与所述激光发射器30进行配合，以便进行机器人手眼坐标系的标定。

所述摄像装置50用来拍摄位于所述标记台40上的热敏纸41，以便测量形成在所述热敏纸41上的点位痕迹在摄像装置坐标系下的点位痕迹信息。所述嵌入式控制器11设置有存储装置（未图示）以储存工具坐标系下的预设点位信息和摄像装置坐标系下的点位痕迹关系。所述摄像装置50与所述嵌入式控制器11通过以太网进行通信。

所述控制端60用来向所述嵌入式控制器11发射指令、数据等。所述控制端60可以是工控机，也可以是手机、平板电脑等便携设备。

当使用本实用新型的机器人手眼坐标系标定装置100时，首先固定好机器人本体10以及摄像装置50，将所述工具体20安装在所述机器人本体10上，再将所述激光发射器30安装在所述工具体20的末端；然后，将所述热敏纸41固定安装在所述标记台40上，并调节所述标记台40的位置以使得所述标记台40位于所述工具体20的下方；接着，接通电源，检测所有电气器件是否正常工作，并选定所述工具体20在所述热敏纸41上的坐标原点，调节所述摄像装置50，确保所述摄像装置50能够拍摄到所述热敏纸41上的所有点；接着，向所述控制端60输入若干点（注意这些点位不要超出所述热敏纸41的范围），所述控制端60向所述嵌入式控制器11发送指令，所述嵌入式控制器11根据该指令控制所述电机驱动器13，以驱动所述电机12运转，从而使得所述工具体20运行至相应的预设点位；此时，所述激光发射器30在此预设点位处执行开启和关闭动作，以便利用所述激光发射器30产生的定向、高能光线在所述热敏纸41上留下与所述预设点位相对应的点位痕迹；接着，所述电机驱动器13驱动所述电机12运转，使得所述工具体20离开所述预设点位，所述摄像装置50对所述热敏纸41进行拍摄，以标记前述点位痕迹；最后，所述嵌入式控制器11根据工具坐标系下的预设点位信息和所述摄像装置50坐标系下的与所述预设点位相对应的点位痕迹信息拟合出工具坐标系和摄像装置坐标系下的点位关系。

相较于现有技术，本实用新型的机器人手眼坐标系标定装置100由于采用了所述激光发射器30以及与所述激光发射器30相配合的热敏纸41，从而实现了非接触式标定，精度较高、速度快，满足了现代化生产对标定速度、精度的要求。

特别需要指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型的教导下所作的针对本实用新型的等效变化，仍应包含在本实用新型申请专利范围所主张的范围中。

Claims (6)

1.一种机器人手眼坐标系标定装置，其特征在于，包括：机器人本体、安装在所述机器人本体上的工具体、安装在所述工具体末端的激光发射器、位于所述工具体末端下侧的标记台、用来拍摄所述标记台的摄像装置以及控制所述机器人本体、工具体、激光发射器和所述摄像装置动作的控制端，所述标记台上固定有热敏纸，进行手眼坐标系标定时，在所述工具体末端到达预设点位时，所述激光发射器执行开启、关闭动作以在所述热敏纸上留下与所述预设点位相对应的点位痕迹；在所述工具体末端离开所述预设点位时，所述摄像装置对前述点位痕迹进行标记。

2.如权利要求1所述的机器人手眼坐标系标定装置，其特征在于：所述机器人本体内部设置有嵌入式控制器，所述嵌入式控制器根据工具坐标系下的预设点位信息和摄像装置坐标系下的与预设点位信息相对应的点位痕迹信息拟合出工具坐标系和摄像装置坐标系下的点位关系。

3.如权利要求2所述的机器人手眼坐标系标定装置，其特征在于：所述嵌入式控制器与所述摄像装置通过以太网进行通信。

4.如权利要求2所述的机器人手眼坐标系标定装置，其特征在于：所述嵌入式控制器与所述激光发射器通过输入/输出端口进行通信。

5.如权利要求2所述的机器人手眼坐标系标定装置，其特征在于：所述机器人本体具有若干关节、驱动所述关节运动的电机以及驱动所述电机运转的电机驱动器，所述电机驱动器与所述嵌入式控制器通过CAN总线进行通信。

6.如权利要求2所述的机器人手眼坐标系标定装置，其特征在于：所述嵌入式控制器设置有存储装置以储存工具坐标系下的预设点位信息和摄像装置坐标系下的点位痕迹信息。