[发明专利]一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法

权利要求书

1.一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制机器人以多种姿态携带移动探针接触固定探针，并获取各姿态下工具中心点的坐标；其中，所述固定探针固定于预设位置，所述移动探针固定于机器人末端；

采用随机抽样一致算法对获取的多个工具中心点的坐标进行球心拟合，剔除误差较大的坐标后，采用最小二乘法对剩余的工具中心点的坐标进行球心拟合，以得到固定探针在机器人基坐标系下的位置坐标；

将移动探针替换成柔性打磨轮后，在连接轴和打磨轮的交界圆上选取多个位置点，控制所述机器人移动使若干个位置点分别接触所述固定探针后，获取每次接触时机器人末端的位置和姿态，根据每次接触时机器人末端的位置和姿态进行坐标系转换后，根据所述固定探针在机器人基坐标系下的位置坐标计算出每个位置点在机器人末端坐标系中的坐标；

采用随机抽样一致算法对多个位置点在机器人末端坐标系中的坐标进行平面拟合，剔除误差较大点后，采用最小二乘法对剩余的坐标进行平面拟合，得到平面法向量，并记做X轴；

以X轴与机器人末端坐标系下X’轴呈锐角的方向作为X轴正方向，以X轴为基准，对机器人末端坐标系下Z’轴进行施密特正交化得Z轴，并采用右手定则得到Y轴，以得到柔性打磨轮坐标系；

将每个位置点在机器人末端坐标系中的坐标转换为在柔性打磨轮坐标系中的坐标后，采用随机抽样一致算法对获取的多个位置点在柔性打磨轮坐标系中的坐标进行球心拟合，剔除误差较大的坐标后，采用最小二乘法对剩余的坐标进行球心拟合后，得到交界圆圆心坐标，根据打磨轮平均半径、交界圆圆心坐标以及柔性打磨轮坐标系的单位方向向量得到磨削点坐标。

2.根据权利要求1所述的机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法，其特征在于，所述采用随机抽样一致算法对获取的多个工具中心点的坐标进行球心拟合的步骤具体为：

选取其中四个工具中心点的坐标作为组合，代入公式：(x_i-x₀)²+(y_i-y₀)²+(z_i-z₀)²＝R²中，求取出球心(x₀，y₀，z₀)和半径R后，采用公式计算出剩余的坐标的欧式距离d，若满足d≤δ₁，则视为内点，否则视为外点剔除；其中，δ₁为预设的第一距离阈值，(x_i，y_i，z_i)为工具中心点的坐标；

重新选取其中四个工具中心点的坐标作为组合，并进行内点筛选和外点剔除；

当所有的组合都计算完毕时，将内点数最多的组合及其内点作为最小二乘法的求解集合。

3.根据权利要求2所述的机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法，其特征在于，采用最小二乘法对剩余的工具中心点的坐标进行球心拟合，以得到固定探针在机器人基坐标系下的位置坐标的步骤具体为：

采用最小二乘法对求解集合进行球心拟合，其表达式如下：

其中，(x_i，y_i，z_i)为求解集合中各点坐标，R为拟合半径；

采用下列公式对x₀、y₀、z₀、R求偏导，

利用坐标差值公式将上述公式进行简化，具体公式为：

其中分别为求解集合中各工具中心点坐标(x_i，y_i，z_i)的均值，求解得到a₀、b₀、c₀，根据a₀、b₀、c₀得到球心坐标(x₀，y₀，z₀)，即固定探针在机器人基坐标系下的位置坐标。