[发明专利]用于无损检测的双机械手工件坐标系自动重合方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及超声无损检测领域、工业机器人应用领域，具体涉及到一种双机械手无损检测系统。提出一种不用示教两个机械手顶尖到达工件上的同一点，就能确保两个机械手工件坐标系重合的方法。

二、背景技术

由复合材料制造的复杂曲面零件的无损检测，由于需要一发一收两个传感器同步运动，一直是超声无损检测领域的一个难题。常规的检测方法很难完成曲面的检测任务。机械手由于柔性好，集成化程度高，能够实现复杂的扫查运动，在无损检测领域逐步获得推广和应用。在应用双机械手检测工件时，需要两个机械手协同运动完成复杂曲面的检测任务，需要两个机械手的工件坐标系重合。

两个机械手坐标系重合的传统方法是示教两个机械手到达工件坐标系上的三个点，然后计算各自的工件坐标系。对于不在工件上面的点，需要两个机械手更高的对齐精度，因为这些点的偏差将导致两个机械手工件坐标系的重合度下降。为了保证两个机械手的顶尖能够依次到达同一个点，需要根据工件形状，调整机械手的位姿，防止两个机械手干涉，才能依次让两个机械手的顶尖对齐，调整困难，且精度较差。

双机械手协同控制中工件坐标系的确定方法目前延续着传统的方法，每次要示教两个机械手到达同一个点，还要保证其对齐的精度。传统的双机械手工件坐标系重合方法操作难度大，每次的操作时间长，特别是变换不同类型的工件以后，重新确定两个机械手的工件坐标系，需要重复以上工作，效率很低。因此，提出双机械手工件坐标系自动重合的方法可以节省双机械手确定工件坐标系的时间。特别是针对变换工件以后工件坐标系的确定，只需要示教其中一个机械手确定其工件坐标系，就可以确定另一个机械手的工件坐标系，且两个机械手工件坐标系重合，该方法具有较大的操作优势，能够节省大量的时间。

三、发明内容

为了克服现有的确定双机械手工件坐标系重合方法工作量大、难度高、精度低等缺点，本发明提出一种简单方便使双机械手工件坐标系自动重合的方法。

本发明采用的技术方案是：双机械手检测工件的示意图如图1所示，控制两个机械手在空间中任意三个不共线的点对齐，记录两个机械手基坐标系下的坐标值，根据得到的数据推导出两个机械手之间的变换关系式。在确定工件坐标系时，示教其中一个机械手到工件坐标系上指定的三点，并记录这三点在主动机械手基坐标系中的坐标值，确定其工件坐标系。将这些点的坐标值通过变换关系式求出这些点在另一个机械手基坐标系下的值，并输入到此机械手中，确定其工件坐标系。

下面是本发明的理论推导过程。

我们首先定义两个机械手中一个为主动机械手（简称主手）Rm，另一个为从动机械手（简称从手）Rs。示教主手和从手的顶尖在空间中任意不共线的三点处对齐，如图2所示。

假设这三点在主手基坐标系下的坐标为：

P_m1＝[X_m1,Y_m1,Z_m1]′

P_m2＝[X_m2,Y_m2,Z_m2]′

P_m3＝[X_m3,Y_m3,Z_m3]′

在从手基坐标系下的坐标为：

P_s1＝[X_s1,Y_s1,Z_s1]′

P_s1＝[X_s2,Y_s2,Z_s2]′

P_s3＝[X_s3,Y_s3,Z_s3]′

求两个机械手之间的坐标变换关系需要四个线性无关的点坐标，为了保证四个点线性无关，需要求得一个点不在这三个点组成的平面上。

令