[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

说明书

本发明公开了一种基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法，通过线激光测量仪采集末端工具的轨迹过程数据，分析数据获得末端工具的偏置数据，不需要获得机器人末端连接件、电主轴、加工工具等零件的信息，也不需要进行仿真建模，操作简单，不需要进行复杂的运算。此外，本发明提出的方法适用于任何尺寸的末端工具，当末端工具改变时，并不需要重新建模，因此本发明适用性强，可广泛应用于各种机器人的末端工具偏置标定。

技术领域

本发明属于机器人领域，更具体地，涉及一种基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法。

背景技术

由于不同的运动需求，会在机器人法兰末端安装不同尺寸的执行工具。在进行机器人逆运动学反解时，需要考虑执行工具末端中心点到机器人法兰末端的偏差，该偏差值会影响机器人的定位精度和加工精度。

标定机器人末端工具偏置主要采用两种方法：1、搭建准确的机器人末端模型，在CAD/CAM软件中测量机器人法兰末端到工具末端中心点的各向距离，再根据机器人末端坐标系，确定工具偏置；2、通过四点标定法，固定测量空间一点，使工具末端中心点以不同姿态到达此点，进而计算出机器人末端工具偏置。然而，上述方法存在如下问题：

1、使用模型确定工具偏置，未考虑零件的加工误差与安装误差，得到的偏置数据与实际数据可能存在较大误差；

2、使用四点标定法确定工具偏置，很难使工具末端中心点在机器人不同姿态下到达测量空间中的固定点，且一般使用四点标定法时，都是操作人员进行肉眼标定，无法保证标定精度。

因此，现有的机器人末端工具偏置标定方法的标定精度较低，导致机器人定位精度低，在生成五轴或六轴刀路时，工具偏置的标定误差会引起工具末端运动误差，使工具末端偏离设计轨迹，无法满足设计需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于线激光测量仪的机器人末端工具偏置标定方法，由此解决现有机器人末端工具偏置标定方法的标定精度较低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了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，并通过线激光测量仪采集末端工具运动过程中的直线深度数据和旋转深度数据；

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进行抬刀；

S2，根据所述直线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(x_i，y_i)，以确定旋转运动的起点和终点处圆棒圆心P_a和P_a'的位置坐标；

S3，基于P_a和P_a'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P_m的位置坐标，将P_m投影至直线运动轨迹上，计算P_m到投影点的距离Δx及投影点至P_a的距离Δy；将末端工具的初始偏置x_io，y_io分别与Δx，Δy叠加，得到末端工具的偏置。

优选地，所述直线深度数据为M行N列矩阵；

各行有N_i个深度数据在圆棒横截面范围内，N_i≤N，所述圆棒的精确直径D为N_i与数据间隔Δl乘积的最大值。

优选地，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(x_i，y_i)，具体为：