[发明专利]机器人TCP快速标定方法

说明书

一种机器人TCP快速标定方法，该方法利用机器人末端的接触力和力矩信息对TCP坐标进行估计，通过测出TCP所受力和力矩在机器人末端坐标系中的描述，然后通过求解约束方程即可求得TCP在机器人末端坐标系中的坐标值。该方法只需要一次接触就可以测得TCP坐标值，节省标定时间；无需人工进行对点或者校准，可以由控制器自动完成标定；对固定面没有形式及精度要求。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种机器人TCP快速标定方法。

背景技术

专利106502208A描述了一种工业机器人TCP标定方法，需要示教机器人在不同的姿态下将TCP对准同一固定点，然后通过最小二乘方法拟合出TCP坐标。专利105509671B描述了一种利用平面标定板的机器人TCP标定方法，需要机器人在不同的姿态下将TCP与标定板接触6次以上。然后通过求解约束方程获得TCP坐标。

背景技术存在的缺陷：

(1)需要多次示教机器人以不同的姿态与固定点或者固定面重合，标定过程繁琐，且由于是采用人工的方式去进行对准，很难保证标定精度；同时，由于机器人是以位置控制的方式进行运动的，在机器人TCP对准过程中可会造成工具或者标定板损坏；

(2)对标定工具的精度要求较高，因为会影响最终的TCP标定精度；

(3)对于具有一定柔性的工具，无法控制在对准过程中工具的变形量，导致标定结果不准确。

发明内容

本公开提供一种机器人TCP快速标定方法，其能够实现TCP与机器人末端坐标系之间的快速标定。

本公开提供一种机器人TCP快速标定方法，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。

可选的，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。

可选地，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，^endF_end表示机器人末端的接触力，^endM_end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，^endP_sensor表示机器人末端坐标系原点在力传感器坐标系中的坐标，^sensorF_sensor表示力传感器所受的力，^sensorM_sensor表示力传感器所受的力矩。

可选地，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

F_end＝J·(τ_sensor-τ_robot)