[发明专利]一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法

说明书

本发明公开了一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及标定方法，用于工业机器人末端位姿的快速标定。所述辅助标定装置包括法兰盘、连接杆、标定正多面体。标定方法包括：将和所述标定正多面体各面边长相同的标靶纸贴至标定正多面体上，通过操作机械臂在任意两个坐标轴方向上分别移动、旋转一段距离和一定角度，获取至少三个标靶在机械臂载体坐标系下以及相机坐标系下的平移量和转动量参数以及所述装置安装尺寸信息；利用所述获取的位置信息及安装尺寸参数，计算得到当前该机械臂末端在相机坐标系下的包括位置坐标和姿态的位姿信息。通过本发明的方法能够快速准确的对工业机械臂进行标定，更易集成到工业环境中、可实时的完成标定过程。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及标定方法。

背景技术

工业机器人成为工业4.0阶段，传统制造业迈向智能制造的“神助手”。近些年来，为满足实际加工场景下的产品需求，基于视觉引导定位的工业机器人越来越多的被应用到实际的机械加工中去。相较于传统的加工方法，使用视觉引导定位的工业机器人的加工生产，为产品生产线带来了更加便利、高效的加工环境，大大的提高了产品的加工效率。

视觉定位引导工业机器人进行高精密的加工生产，首要前提是要将机器人末端和视觉引导定位设备进行标定，得到机器人末端工具坐标系和视觉引导定位设备之间的姿态转换矩阵，以完成视觉设备对机械臂的引导定位。传统的机械臂末端位姿标定方法是控制视觉设备保持不动，驱动机械臂移动若干位置，采集这些位置的空间坐标信息，进而对机械臂末端进行标定，由于实际工程环境中基于视觉的引导定位需要实时的跟踪机械臂并对其进行引导定位，考虑到视觉设备的可视范围，因此需要保证视觉设备处于活动状态，由于传统的标定方法具有对机械臂操作要求较高，难度较大，受人为因素影响较大且标定一次花费时间较长等特性，因此并不具有普适性。所以，针对实际工程环境需求，目前迫切的需要一种机械臂末端位姿辅助标定装置以及方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种机械臂末端位姿辅助标定装置及方法，用于工业机器人末端位姿的快速标定。对辅助标定装置的形状结构以及机械臂末端位姿标定方法进行了设计，使得机器人末端可快速的进行标定，得到视觉设备与机械臂末端之间的姿态变换矩阵。通过本发明的方法能够快速准确的对工业机械臂进行标定，不需要借助传统的标定工具，更易集成到工业环境中、可实时的完成标定过程，改善工程质量，同时利用该辅助标定装置可以实现对机械臂末端的实时跟踪，为工业机器人智能化制造提供可靠的技术支持。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

本实施例的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置，其特征是：包括法兰盘、标定正多面体以及连接杆，法兰盘一侧盘面的盘心与工业机械臂末端执行器固定连接，标定正多面体的数量有多个，标定正多面体通过连接杆固定在法兰盘的周面外侧，标定正多面体与连接杆连接的一面除外，其余面每个面均贴附有标靶纸，每个标靶纸的编码都不相同，标靶纸位于工业机械臂末端标定视觉设备的可视范围内。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的标靶纸的长宽与标定正多面体相应面的长宽相适应，标靶纸正好覆盖标定正多面体的一个面。

上述的法兰盘的周面上等弧度固定有数量与标定正多面体相同的固定块，连接杆两端分别通过紧固螺栓与固定块以及标定正多面体的一个面固定连接，标定正多面体等弧度布设在法兰盘的周面外侧。

标定正多面体有八个，标定正多面体为空心正方体，相应的标靶纸的数量为四十个，标靶纸为正方形纸。

上述的工业机械臂末端标定视觉设备为相机。

机械臂末端位姿标定方法，包括以下步骤：