[发明专利]一种基于定位工装的机器人校准方法及系统

说明书

本申请提供一种基于定位工装的机器人校准方法及系统，该定位工装上设有机器人安装座和多个点位，每个点位预设有相对于定位工装上的工装坐标系的位置坐标，机器人安装于定位工装的机器人安装座上。在使用过程中，机器人首先以特定的安装方向固定在机器人安装座上，然后控制机器人使机器人末端依次对齐标定工装上一定数量的点位，之后，采集机器人在对齐点位时的各关节位置信息，利用校准算法，直接计算出修正后的实际DH参数值和关节零位，从而实现提升机器人绝对精度。本申请实施例所用的定位工装可灵活设计，成本低、便携、易操作；校准方法精度高、速度快，结合工装可实现快速校准。

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种基于定位工装的机器人校准方法及系统。

背景技术

随着工业机器人装机量和应用范围的不断扩大，工业上对机器人的各方面性能也提出了更高的要求，其中，机器人工具末端的定位精度无疑是评价机器人的一个重要参数指标。机器人的定位精度一般包括机器人的位姿准确度(或称绝对精度)和位姿重复性(或称重复定位精度)。

随着视觉应用与离线编程等需求的日益增加，对机器人绝对精度的保证性也需要进一步提高，而机器人在装配中的装配误差，和使用过程中的磨损、变形都对机器人的实际DH参数和零位角度造成了影响，进而导致机器人绝对定位精度的降低。目前，常用的机器人绝对精度校准方法，大多基于空间位姿测量设备，如激光跟踪仪、拉线机等设备，其市场价格大多在百万以上，十分昂贵，且操作复杂。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于定位工装的机器人校准方法及系统，所用的定位工装可灵活设计，成本低、便携、易操作，利用该定位工装可实现快速校准。

第一方面，本申请实施例提供一种基于定位工装的机器人校准方法，所述定位工装上设有机器人安装座和多个点位，每个点位预设有相对于定位工装上的工装坐标系的位置坐标，机器人安装于所述定位工装的机器人安装座上，所述方法包括：获取机器人末端依次定位至定位工装上的K个不同点位的过程中，机器人控制器内所记录的机器人在每个点位时的多个关节角，以及获取K个点位中的每个点位相对于机器人基坐标系的坐标实际值，所述坐标实际值根据所述点位的位置坐标确定，K为正整数；利用K个点位的坐标实际值、所述多个关节角、坐标理论值和理论DH参数对目标方程组进行迭代求解，获得DH参数和关节零位的误差值；其中，所述目标方程组是预先根据机器人基坐标系到机器人末端的位姿传递矩阵建立的；利用所述误差值对机器人的DH参数和关节零位进行修正。

上述方案利用定位工装绑定工装坐标系和机器人基座标系，通过机械工装卡点定位的方式获得机器人末端实际位置，所用的定位工装可灵活设计，成本低、便携、易操作、适用性强，利用该定位工装可实现快速校准，可在工业现场快速提高机器人的绝对精度。

在第一方面的一种可能的实施方式中，所述获取K个点位中的每个点位相对于机器人基坐标系的坐标实际值，包括：获取K个点位中的每个点位相对于定位工装上的工装坐标系的位置坐标，其中，所述工装坐标系与机器人基坐标系之间满足预设关系；按照工装坐标系与机器人基坐标系间的预设关系，根据每个点位的位置坐标确定每个点位相对于机器人基坐标系的坐标实际值。

由于工装坐标系是基于定位工装而定义的坐标系，而机器人使用机器人基坐标系进行移动和定位，因此，在进行校准计算时，需要将各点位的基于工装坐标系的位置坐标转换到机器人基坐标系下，得到各点位的基于机器人基坐标系下的坐标。

在第一方面的一种可能的实施方式中，所述工装坐标系与机器人基坐标系之间满足的预设关系为：所述工装坐标系与机器人基坐标系的坐标原点重合，且所述工装坐标系上的任一坐标轴，相对于机器人基坐标系上的同一坐标轴重合或取反。