[发明专利]机器人基坐标系校准的方法及装置

摘要

本发明提供了一种机器人基坐标系校准的方法及装置，该方法包括：获取基坐标系校准的校准点；控制机器人沿着校准点移动；获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得到第二校准数据；通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成机器人基坐标系校准。本发明中的机器人基坐标系校准的方法，只需要不在同一平面上的5个校准点即可完成基坐标系校准的过程，测试系统软件可以同时对机器人和测量设备进行控制，减少了在机器人系统和测量设备系统之间的反复切换，操作简单，效率高，自动化程度高，缓解了现有的机器人基坐标系校准方法操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差的技术问题。

主权项

1.一种机器人基坐标系校准的方法，其特征在于，应用于测试系统软件，所述测试系统软件设置在终端设备上，所述方法包括：

获取基坐标系校准的校准点，其中，所述校准点的数量至少为5个，且所述校准点不在同一平面；

通过机器人控制器控制机器人沿着所述校准点移动，其中，在所述机器人移动过程中，测量设备追随所述机器人移动，所述机器人的末端方向固定，且待测量点相对所述机器人的末端位置固定；

获取所述机器人控制器发送的第一校准数据和所述测量设备测得到第二校准数据，其中，所述第一校准数据为所述机器人在所述校准点时，机器人基坐标系中的所述机器人的末端坐标，所述第二校准数据为所述机器人在所述校准点时，所述测量设备在测量设备坐标系测得的所述待测量点坐标；

通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成所述机器人基坐标系校准，其中，所述转换矩阵能够将所述测量设备坐标系中的数据转换到所述机器人基坐标系中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取基坐标系校准的校准点之前，所述方法还包括：

分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，

其中，已预先通过手动引光的方式将所述测量设备指向固定在所述机器人末端的待测量点，所述机器人系统包括：所述机器人和所述机器人控制器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵包括：

根据所述第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，所述第一差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述机器人的末端坐标之间的差值；

根据所述第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，所述第二差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述测量设备测得的所述待测量点坐标之间的差值；

通过旋转矩阵计算公式计算基坐标系校准的旋转矩阵，所述旋转矩阵为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为所述多个第一差值组成的第一矩阵，F为所述多个第二差值组成第二矩阵；

通过坐标系转换公式计算转换常数，所述转换常数为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，p_A(i)为所述第一校准数据，m_B(i)为所述第二校准数据，为所述旋转矩阵；

基于所述旋转矩阵和所述转换常数计算所述转换矩阵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量设备包括：激光跟踪仪，所述待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述旋转矩阵为3×3阶的矩阵，所述转换矩阵为4×4阶的矩阵。

6.一种机器人基坐标系校准的装置，其特征在于，所述装置设置在终端设备上，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取基坐标系校准的校准点，其中，所述校准点的数量至少为5个，且所述校准点不在同一平面；

控制模块，用于通过机器人控制器控制机器人沿着所述校准点移动，其中，在所述机器人移动过程中，测量设备追随所述机器人移动，所述机器人的末端方向固定，且待测量点相对所述机器人的末端位置固定；

第二获取模块，用于获取所述机器人控制器发送的第一校准数据和所述测量设备测得到第二校准数据，其中，所述第一校准数据为所述机器人在所述校准点时，机器人基坐标系中的所述机器人的末端坐标，所述第二校准数据为所述机器人在所述校准点时，所述测量设备在测量设备坐标系测得的所述待测量点坐标；

处理模块，用于通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成所述机器人基坐标系校准，其中，所述转换矩阵能够将所述测量设备坐标系中的数据转换到所述机器人基坐标系中。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

建立模块，用于分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，

其中，已预先通过手动引光的方式将所述测量设备指向固定在所述机器人末端的待测量点，所述机器人系统包括：所述机器人和所述机器人控制器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：

第一计算单元，用于根据所述第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，所述第一差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述机器人的末端坐标之间的差值；

第二计算单元，用于根据所述第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，所述第二差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述测量设备测得的所述待测量点坐标之间的差值；

第三计算单元，用于通过旋转矩阵计算公式计算基坐标系校准的旋转矩阵，所述旋转矩阵为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为所述多个第一差值组成的第一矩阵，F为所述多个第二差值组成第二矩阵；

第四计算单元，用于通过坐标系转换公式计算转换常数，所述转换常数为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，p_A(i)为所述第一校准数据，m_B(i)为所述第二校准数据，为所述旋转矩阵；

第五计算单元，用于基于所述旋转矩阵和所述转换常数计算所述转换矩阵。