[发明专利]一种基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法有效

专利信息
申请号: 202110690712.0 申请日: 2021-06-22
公开(公告)号: CN113334383B 公开(公告)日: 2022-05-31
发明(设计)人: 杨吉祥;林俊哲;丁汉 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: B25J9/16 分类号: B25J9/16
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 王颖翀
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 激光 测量仪 机器人 末端 工具 偏置 标定 方法
【权利要求书】:

1.一种基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法,其特征在于,包括:

S1,按照设计轨迹,使末端工具进行连续的直线运动和旋转运动;其中,所述末端工具为与加工工具的直径相同的圆棒,且在所述旋转运动的起点和终点处进行抬刀;并通过线激光测量仪采集末端工具运动过程中的直线轨迹的深度数据和抬刀运动时的深度数据;根据所述抬刀运动时的深度数据确定所述旋转运动的起点和终点;

S2,根据所述直线轨迹的深度数据确定圆棒的精确直径,并基于所述精确直径得到末端工具运动过程中圆棒圆心在线激光坐标系下的位置坐标(xi,yi),以确定旋转运动的起点和终点处圆棒圆心Pa和Pa'的位置坐标;

S3,基于Pa和Pa'的位置坐标及所述旋转运动的旋转角度,确定旋转中心点处圆棒圆心Pm的位置坐标,将Pm投影至直线运动轨迹上,计算Pm到投影点的距离Δx及投影点至Pa的距离Δy;将末端工具的初始偏置xio,yio分别与Δx,Δy叠加,得到末端工具的偏置;

所述直线轨迹的深度数据为M行N列矩阵;

各行有Ni个直线轨迹的深度数据在圆棒横截面范围内,Ni≤N,所述圆棒的精确直径D为Ni与数据间隔Δl乘积的最大值;

所述基于所述精确直径得到末端工具运动过程中圆棒圆心在线激光坐标系下的位置坐标(xi,yi),具体为:

其中,D为圆棒的精确直径,li=Δl·Ni,li'=Δl·Ni',Ni'为靠近线激光坐标系原点一侧、不在圆棒横截面范围内的直线轨迹或抬刀运动时的深度数据个数。

2.如权利要求1所述的基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法,其特征在于,所述按照设计轨迹使末端工具进行连续的直线运动和旋转运动之前,还包括:

获取末端工具的设计轨迹在线激光坐标系下的离散刀位点并将其变换至机器人基坐标系下;

标定末端工具的初始偏置(xio,yio,zio),基于机器人基坐标系下的离散刀位点及所述初始偏置生成机器人可识别的末端工具的设计轨迹代码。

3.如权利要求2所述的基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法,其特征在于,根据工具轴方向矢量由线激光坐标系到机器人基坐标系的变换矩阵对所述离散刀位点进行坐标变换,得到机器人基坐标系下的离散刀位点。

4.如权利要求2所述的基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法,其特征在于,采用尖点工具三点法标定机器人末端工具的初始偏置(xio,yio,zio)。

5.一种基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定系统,其特征在于,包括:

控制和采集模块,按照设计轨迹,使末端工具进行连续的直线运动和旋转运动;其中,所述末端工具为与加工工具的直径相同的圆棒,且在所述旋转运动的起点和终点处进行抬刀;并通过线激光测量仪采集末端工具运动过程中的直线轨迹的深度数据和抬刀运动时的深度数据;根据所述抬刀运动时的深度数据确定所述旋转运动的起点和终点;

圆棒圆心位置坐标确定模块,用于根据所述直线轨迹的深度数据确定圆棒的精确直径,并基于所述精确直径得到末端工具运动过程中圆棒圆心在线激光坐标系下的位置坐标(xi,yi),以确定旋转运动的起点和终点处圆棒圆心Pa和Pa'的位置坐标;

偏置确定模块,用于基于Pa和Pa'的位置坐标及所述旋转运动的旋转角度,确定旋转中心点处圆棒圆心Pm的位置坐标,将Pm投影至直线运动轨迹上,计算Pm到投影点的距离Δx及投影点至Pa的距离Δy;将末端工具的初始偏置xio,yio分别与Δx,Δy叠加,得到末端工具的偏置;

所述直线轨迹的深度数据为M行N列矩阵;

各行有Ni个直线轨迹的深度数据在圆棒横截面范围内,Ni≤N,所述圆棒的精确直径D为Ni与数据间隔Δl乘积的最大值;

所述基于所述精确直径得到末端工具运动过程中圆棒圆心在线激光坐标系下的位置坐标(xi,yi),具体为:

其中,D为圆棒的精确直径,li=Δl·Ni,li'=Δl·Ni',Ni'为靠近线激光坐标系原点一侧、不在圆棒横截面范围内的直线轨迹或抬刀运动时的深度数据个数。

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