[发明专利]自动高精度非接触式机器人TCP标定方法

摘要

本发明公开了一种自动高精度非接触式机器人TCP标定方法，其特征在于在工具末端点安装超声波发送探头S，在机器人矩形底座上设置3个超声波接收探头R1、R2、R3，R1、R2、R3的连线构成直角三角形，R1为直角顶点；建立标定坐标系O‑XYZ：R1为坐标原点，为X轴，为Y轴，按照右手坐标系确定Z轴。本发明只需要将工具末端点任意移动到n个位置(n为不小于3的自然数)，不需要人工操作机器人以不同姿态将工具末端点多次重复定位到同一个点，极大的减少了标定时间，提高标定效率，并且在标定过程中可以有效减小TCP标定过程中产生碰撞而导致机器人、工具、工件损坏的可能。

主权项

1.一种自动高精度非接触式机器人TCP标定方法，其特征在于在工具末端点安装超声波发送探头S，在机器人矩形底座上设置3个超声波接收探头R₁、R₂、R₃，R₁、R₂、R₃的连线构成直角三角形，R₁为直角顶点；建立标定坐标系O‑XYZ：R1为坐标原点，为X轴，为Y轴，按照右手坐标系确定Z轴；TCP标定方法具体包括以下步骤：S1、机器人控制器操作机器人将工具末端点移动到任一位置，超声波发送探头S发送超声波信号，并同时启动3个超声波接收探头R1、R2、R3对应的定时器；S2、超声波接收探头R1、R2、R3接收到信号后，机器人控制器：S2‑1分别关闭对应的定时器并记录传输时间tj，tj为超声波接收探头Rj接收发送探头S发出信号所用时间，j＝1,2,3；S2‑2检测、存储机器人当前各关节角度值J1,J2,…,Jm，m为待标定机器人的关节数；S2‑3记录机器人周围环境温度K；S3、根据传输时间tj、环境温度K，得到发送探头S到各超声波接收探头Rj之间的距离Lj；S4、计算工具末端点在标定坐标系O‑XYZ的位置(x,y,z)；S5、步骤S1‑S4重复共进行n次，共获得n组工具末端点在标定坐标系O‑XYZ的位置(xi,yi,zi)，i＝1,2,3,…,n；以及与之对应的n组当前机器人各关节角度值J1i,J2i...Jmi，i＝1,2,3,…,n；S6、根据n组机器人关节角度值J_1i,J_2i...J_mi，得到相应的n个机器人末端坐标系{R}相对于基坐标系{B}的齐次变换矩阵S7、基于S5获得的工具末端点在标定坐标系O‑XYZ的位置(x_i,y_i,z_i)以及S6获得的机器人末端坐标系{R}相对于基坐标{B}的变换矩阵最终得到TCP标定参数向量