[发明专利]一种基于PSD的工业机器人自标定方法及装置

权利要求书

1.一种基于PSD的工业机器人自标定装置，其特征在于，包括：

机器人（1）；

安装在机器人末端（2）的激光器（4）；

设置于机器人（1）可达工作空间内的V形夹具（9）；

分别安装在V形夹具（9）的两个板上的两个位置敏感器件PSD，即第一PSD（7）和第二PSD（8），其中，机器人在不同位置时，激光器发出的激光束投射在第一PSD或第二PSD上，以便形成投射光斑和反射光束，且反射光束投射到第二PSD或第一PSD上，形成反射光斑；

与第一PSD（7）和第二PSD（8）分别连接的机器人闭环控制单元，其将所述投射光斑和反射光斑分别定位在第一PSD或第二PSD的中心点位置，并确定对应的机器人末端的位置和机器人的6个关节角度值，以便通过点线关系，建立两条虚拟约束线的几何方程组，从而实现机器人零位偏差自标定和空间位姿自标定；

其中，所述两条虚拟约束线为第一PSD和第二PSD中心点连线分别在第一PSD和第二PSD表面反射所形成的反射线（5、6）。

2.根据权利要求1所述的基于PSD的工业机器人自标定装置，其特征在于，所述机器人闭环控制单元包括：

与所述第一PSD（7）和第二PSD（8）分别连接的信号处理电路（10），其对两个PSD的输出信号进行处理，并反馈投射光斑和反射光斑在对应PSD上的二维坐标位置；

通过数据采集卡（11）与信号处理电路（10）连接的工业控制计算机（12），其基于所述投射光斑和反射光斑在PSD上的二维坐标位置的反馈，发送指令给机器人控制器（13），使机器人控制器控制机器人带动激光器（4）将所述投射光斑和反射光斑分别定位在对应PSD的中心点位置，同时传送对应位置时机器人的关节角度值。

3.根据权利要求1或2所述的基于PSD的工业机器人自标定装置，其特征在于，所述数据采集卡（11）通过无线通讯或机器人通讯接口方式与所述工业控制计算机（12）连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于PSD的工业机器人自标定装置，其特征在于，所述激光器（4）通过连接装置（3）安装在机器人末端（2）。

5.一种使用权利要求1-4中任一项所述的工业机器人自标定装置的自标定方法，该方法包括：

A）安装在机器人末端的激光器将发出的激光束投射在第一PSD或第二PSD上，形成投射光斑和反射光束，通过将反射光束投射到第二PSD或第一PSD上，形成反射光斑；

B）通过闭环控制，使所述投射光斑定位在第一PSD或第二PSD的中心点位置，使所述反射光斑定位在第二PSD或第一PSD的中心点位置，然后将此时机器人末端所处位置标记为第一位置P1；

C）根据机器人末端所处位置，确定机器人在当前位置的6个关节角度值；

D）改变机器人末端所处位置，按照步骤A)—步骤C）的处理方式，分别得到基于第一位置的第二位置P2、第三位置P3和第四位置P4，以及与第二位置P2、第三位置P3和第四位置P4分别对应的机器人6个关节角度值；

E）通过机器人末端所处的第一位置P1和第二位置P2及机器人末端所处的第三位置P3和第四位置P4，以及确定的与上述各位置所对应的机器人6个关节角度值，分别通过点线关系，建立由两个PSD的中心点连线分别在两个PSD表面反射所形成的两条虚拟约束线的几何方程组，从而实现机器人零位偏差自标定和空间位姿自标定。

6.根据权利要求5所述的工业机器人自标定方法，其特征在于，所述B）步骤包括如下进行步骤：

B1）两个所述PSD的输出信号经所述信号处理电路处理后，给出所述投射光斑和反射光斑在两个所述PSD上的二维坐标位置，并将两个所述坐标位置通过数据采集卡反馈给工业控制计算机；

B2）工业控制计算机基于所述坐标位置的反馈，发送指令给机器人控制器，并控制机器人带动激光器将所述投射光斑和反射光斑分别定位在相应PSD的中心点位置，同时标记机器人末端所处位置。。