[发明专利]一种基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法

权利要求书

1.一种基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法，其特征在于采用具有激光跟踪仪测量系统，对于具有协作关系的两台机器人，分别确定每台机器人基座标系相对激光跟踪仪坐标系下的齐次变换矩阵，通过坐标变换的方法，实现两机器人基座标系之间相对位姿关系的确定。

2.根据权利要求1所述基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法，其特征在于每台机器人根据其自身结构特性，利用机器人单轴旋转运动建立机器人基座标系，包含以下步骤：

步骤一，将带磁力的靶球座吸附于机器人末端法兰盘上，将激光跟踪仪的反光靶球放在靶球座上，确保标定过程中反光靶球位置固定不动；将激光跟踪仪架设于双机器人旁，确保机器人的运动范围均在激光跟踪仪的可测范围内，同时确保在机器人工作空间内激光跟踪仪与固定于机器人末端法兰盘上的反光靶球间无障碍物阻挡激光；

步骤二，使机器人处于零点位置，控制机器人第一轴进行单轴旋转运动，其余五个轴均不转动，每隔一个预定角度记录反光靶球球心坐标，共记录n个点，得到点组转动结束后将机器人回归零点；

步骤三，控制机器人第二轴进行单轴旋转运动，其余五个轴均不转动，每隔一个预定角度记录靶球球心坐标，共记录n个点，得到点组

步骤四，求解机器人基座标系相对激光跟踪仪坐标系的位姿阵；

步骤五，对第二台机器人重复步骤一至步骤四，得到机器人2基座标系在激光跟踪仪坐标系下的齐次变换矩阵T2；根据坐标转换求得两机器人之间的相对位姿关系T12。

3.根据权利要求2所述基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中的单轴旋转运动，取样本点时运动范围在机器人关节运动范围内，旋转方向一致。

4.根据权利要求2所述基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法，其特征在于，所述步骤四中的算法为：

1)确定机器人基座标系Z轴；对点组P1进行圆拟合得到圆C1，圆心坐标D1，及拟合圆轴线L1；取L1单位方向向量，方向指向机器人本体部分，即为机器人基座标系中的Z轴；

2)确定机器人基座标系X轴和原点；对点组P2进行圆拟合得到圆C2，圆心坐标D2，及拟合圆轴线L2；根据轴线方程L1和L2，可求得公垂线L3，取L3单位方向向量，方向指向机器人工作空间中心，即为机器人基座标系中的X轴；求解L3与L1的交点坐标O，O即为机器人基座标系原点；

3)确定机器人基座标系Y轴；根据右手定则，由X轴和Y轴叉乘得到机器人基座标系Y轴；至此，可以机器人基座标系在激光跟踪仪坐标系下的齐次变换矩阵T1。

5.根据权利要求2所述基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法，其特征在于，所述步骤五中，两机器人基座标系转换关系为：T12＝T1^-1·T2，至此完成双机器人基座标系标定。

6.根据权利要求4所述基于激光跟踪仪的双机器人基坐标系标定方法，其特征在于，所述1)确定机器人基座标系Z轴具体如下：

对点组P1进行圆拟合得到圆C1方程：(x-x₁)²+(y-y₁)²+(z-z₁)²＝r₁²，圆心坐标D1＝(x₁,y₁,z₁)^T，及拟合圆轴线L1方程：取L1单位方向向量Z1方向指向机器人本体部分，Z1即为机器人基座标系中的Z轴。