[发明专利]机器人TCP快速标定方法

权利要求书

1.一种机器人TCP快速标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据机器人工具及标定面的刚度或硬度，设置标定接触力的大小；

调整机器人末端姿态，保证接触力矢量不能位于力传感器坐标系的x-y、y-z和x-z平面内；

控制机器人TCP移动至接近标定面的位置，然后切换机器人至力控制模式；

控制机器人末端与标定面接触，并使接触力保持在设定值上下；

当检测到机器人末端的接触力进入设定范围内时，采集一段时间内机器人末端的接触力和力矩，并求取力和力矩的平均值；

根据所述力和力矩的平均值，求得最终的TCP坐标；

其中，所述机器人末端的接触力和力矩获取手段包括：机器人末端集成有六维力传感器，或机器人末端附加安装有六维力传感器，或者机器人安装有关节力矩传感器，或者机器人底座安装有六维力传感器。

2.根据权利要求1所述的机器人TCP快速标定方法，其特征在于，在机器人末端集成有六维力传感器的情况下，即传感器的坐标系与机器人的末端坐标系重合，所述机器人末端的接触力和力矩直接从六维力传感器获取。

3.根据权利要求1所述的机器人TCP快速标定方法，其特征在于，在机器人末端附加安装有六维力传感器的情况下，即传感器的坐标系与机器人的末端坐标系不重合，通过以下方法求得机器人末端的接触力和力矩：

其中，表示机器人末端的接触力，表示机器人末端的接触力矩，

表示力传感器坐标系到机器人末端坐标系的旋转变换矩阵，表示机器人末端坐标系原点在力传感器坐标系中的坐标，表示力传感器所受的力，表示力传感器所受的力矩。

4.根据权利要求1所述的机器人TCP快速标定方法，其特征在于，对于机器人安装有关节力矩传感器的情况，通过以下公式，由机器人的关节力矩计算出所述机器人末端的接触力和力矩，即

其中，表示机器人末端的力和力矩，为6维向量，表示机器人的雅克比矩阵，表示机器人的关节力矩传感器收到的力矩，表示由于机器人自身的动力学特性作用在关节力矩传感器上的力矩，该值可由牛顿-欧拉方法推导得出。

5.根据权利要求1所述的机器人TCP快速标定方法，其特征在于，对于在机器人底座安装有六维力传感器的情况，通过以下公式计算所述机器人末端的接触力和力矩：

其中，表示机器人末端的接触力，表示机器人末端的接触力矩，

表示机器人基坐标系到末端坐标系的旋转变换矩阵，表示机器人末端坐标系原点在基坐标系中坐标，表示机器人底座所受的力， 表示机器人底座所受的力矩，表示由于机器人自身的动力学特性作用在底座力传感器上的力，表示由于机器人自身的动力学特性作用在底座力传感器上的力矩，所述和的值都可由牛顿-欧拉方程推导得出。

6.根据权利要求2—5中任一项所述的机器人TCP快速标定方法，其特征在于，根据以下公式计算TCP在机器人末端坐标系中的坐标：

其中，为力的作用点在机器人末端坐标系中的坐标，3维向量；是机器人末端的接触力矩，3维向量；是机器人末端的接触力，3维向量，

。