[发明专利]一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法

说明书

本发明涉及一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法，包括：控制机器人携带移动探针以多种姿态接触固定探针，得到多个工具中心点坐标，采用Ransac算法和最小二乘法球心拟合完成固定探针位姿辨识；将打磨轮固定于机器人末端，对连接轴和打磨轮的交界圆选多个位置点分别接触固定探针，经机器人基坐标系向Too l 0转换得到多个位置点在Too l 0下的坐标；对多个位置点坐标采用Ransac算法和最小二乘法平面拟合得平面法向量记为X轴，以X轴为基准，对Too l 0下Z’轴施密特正交化得Z轴，右手定则得Y轴；对多个位置点坐标圆心拟合得交界圆圆心坐标，由打磨轮平均半径R可得磨削点位置坐标。本发明可有效解决目前打磨轮位姿辨识误差大、稳定性低、不利于实际生产加工的问题。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

橡胶轮、纱布轮、钢丝轮等常见柔性打磨轮主要用于金属、木材、亚克力等材料零件的表面精密加工，具有加工效率高及加工一致性好等优点。但用机器人夹持柔性打磨轮进行加工时，其显著的柔性特点给工具位姿辨识带来困难。传统位姿辨识方法主要分为三步：四点法完成固定探针位姿辨识；人工定位打磨轮磨削点位置；以Tool0姿态作为打磨轮姿态。传统方法主要存在三个弊端：当机器人运动误差较大或对点误差较大时，四点法辨识固定探针位置误差大；确定打磨轮磨削点位置时，将与Tool0下XOY平面平行的磨削轮切平面相切点作为磨削点，目测方式难以精确定位切平面，同时用固定探针接触柔性轮表面时会造成柔性轮接触点变形凹陷，而柔性轮高速转动工作时受离心力接触点会回弹，难以定位磨削点，磨削点定位精度差会造成工件过磨；由于存在装夹误差，打磨轮的轴线偏离Tool0下Z’轴，以Tool0的姿态作为打磨轮的姿态会造成工件非均匀磨削，且装夹误差越大、打磨轮长度越长非均匀磨削越严重。

综上所述，传统方法在装夹误差和人工定位误差较大的情况下难以满足后续加工要求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法、设备及存储介质，用以解决目前打磨轮位姿辨识误差大、稳定性低、不利于实际生产加工的问题。

第一方面，本发明提供一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法，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。