[发明专利]一种焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法

权利要求书

1.一种焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过机器人控制器使变位机分别绕旋转轴和倾斜轴分别旋转到多个位置，记录TCP点在对应位置的位姿数据并建立球面方程，基于最小二乘法拟合最优球面，从而求得变位机坐标系原点；

步骤2：通过机器人控制器使变位机分别绕旋转轴和倾斜轴分别旋转到多个位置，让TCP点在变位机的旋转轴轴向和倾斜轴轴向作多点标记，基于矢量叉乘的方法进一步求得各坐标轴的方向矢量，从而实现位姿关系标定。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法，其特征在于，所述基于矢量叉乘的方法进一步求得各坐标轴的方向矢量的步骤，具体为，先让变位机处于旋转轴和倾斜轴的零位，并使TCP点与变位机标记点重合，记录下此时的TCP位置；然后使变位机绕旋转轴运动到两个新的位置，分别使TCP点与标记点重合，记录下此时TCP的位置；然后保持当前旋转轴的位置不动，让变位机绕倾斜轴旋转到两个不同的位置，并使机器人TCP点与标记点重合，记录下此时TCP的位置数据；然后基于同一平面上两个不同的矢量叉乘得到垂直于该平面的法向矢量，分别求得变位机坐标轴的方向矢量。

3.根据权利要求2所述的焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法，其特征在于，在求取坐标轴的方向矢量时，如果所取点到坐标系原点的距离值与期望值差别较大，则重新取点；其中，所采用的方法是误差阈值的方法，当实际值与期望值的差值除以期望值大于设定的阈值时，则重新取点。

4.根据权利要求1所述的焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1：首先在变位机卡盘上做一标记点，当变位机倾斜轴J₂处于0°、-40°、-30°、-20°、-10°、10°、20°、30°、40°、50°、60°时，执行步骤：设置变位机协调功能，变位机为主动组，机器人为从动组；示教机器人TCP点与标记点重合，启用变位协调功能，使变位机绕旋转轴J₁旋转，在运动的过程中TCP点会始终保持与标记点重合；变位机随机转动到20个位置，记录相应TCP点的位姿数据；

步骤1.2：将采集的TCP点位姿数据整理，建立球面误差方程，基于最小二乘法误差的平方和最小原则，建立线性方程组从而求得球心在机器人基坐标系中的位置和球面半径，其中，所述球心即为变位机基坐系原点。

5.根据权利要求1所述的焊接机器人与变位机位姿关系的标定方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤：

先使倾斜轴J₂处于零位，变位机旋转轴J₁转动两个角度，标记点分别到达两个不同的位置，示教机器人TCP与标记点重合；让旋转轴J₁不动，倾斜轴J₂分别倾转两个角度，标记点到达两个不同的位置，然后示教机器人TCP点与标记点重合，记录标记点在机器人坐标系中的位置数据；依据同一平面上的两个矢量作叉乘即可得到垂直于该平面的方向矢量，进一步求得变位机基坐标系各坐标轴方向矢量。