[发明专利]机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备

说明书

本发明提供了一种机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备，通过使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标；从而可实现标定过程的自动化，提高工作效率，降低人力消耗，避免了人工示教标定过程中的碰撞危险。

技术领域

本发明涉及工业机械臂标定技术领域，尤其涉及一种机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备。

背景技术

目前，机械臂在投入作业前需人工示教标定末端工具坐标系原点（TCP点），一般使用四点法进行标定，即：工人在机械臂末端工具上标示出预设置的TCP点，然后通过机械臂示教器控制机械臂运动四次，保证每次机械臂以不同的姿态运动到同一个固定点处，机械臂控制器采集四次机械臂位姿数据，从而计算出机械臂末端工具TCP点的坐标。

上述的标定过程需要由熟练工人完成，为保证高精度，标定一次TCP点所需时间一般在五分钟以上，耗时费力，且无法保证精度的一致性。在大型工业应用中，机械臂末端工具种类繁多，更新迭代频繁，需要进行大量的TCP点标定工作，从而耗费的时间和人力较多。同时，TCP点标定过程需操作人员手动控制并近距离观察机械臂运动，以保证机械臂移动到同一个固定点，存在机械臂与操作人员碰撞隐患，具有较大危险性。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备，可实现标定过程的自动化，提高工作效率，降低人力消耗，避免了人工示教标定过程中的碰撞危险。

第一方面，本申请实施例提供一种机械臂工具坐标系原点标定方法，应用于机械臂的控制系统，所述控制系统包括设置在机械臂外的视觉传感器；包括步骤：

A1.使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；

A2.在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；所述TCP标记点为预设在末端工具上的标记点，所述TCP标记点与机械臂末端法兰相对固定；

A3.根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；

A4.根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，完成标定。

优选地，所述预设固定点为视觉传感器坐标系的原点；步骤A3中，通过以下公式计算所述第二位姿：

其中，为第i个位置点对应的第二位姿中的位置，为第i个位置点对应的第一位姿中的位置，为第i个位置点对应的第二位姿中的姿态，为第i个位置点对应的第一位姿中的姿态，为预先标定得到的视觉传感器坐标系相对机械臂基坐标系的姿态，为第i个位置点对应的第一坐标。

优选地，步骤A4中，通过求解以下公式计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标：

其中，为TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，、、、分别为四个位置点的第二位姿中的姿态，、、、分别为四个位置点的第二位姿中的位置。

优选地，所述位置点多于四个；

步骤A4包括：

多次从所述位置点中选取四个不共面的位置点组成一组目标位置点，得到多组目标位置点，使各组目标位置点中的四个位置点不全相同；