世界坐標系中的位置坐標。
[0088] 步驟e3 :獲取機器人末端的位置坐標。
[0089] 步驟e4 :重復(fù)步驟e2和e3得到足夠的點。
[0090] 步驟e5 :已知相對應(yīng)的點的坐標根據(jù)齊次坐標變換關(guān)系計算出坐標的變換矩陣。
[0091] 本發(fā)明中，首先進行工作臺的世界坐標系的確定，其次利用標定塊結(jié)合機器人坐 標反饋得到各個機器人坐標系與所確定的世界坐標系之間的坐標變換關(guān)系以及所確定的 世界坐標系與機器人坐標系之間的變換關(guān)系，再次，利用標定塊結(jié)合任意兩個機器人的坐 標反饋得到任意兩個機器人之間的坐標變換關(guān)系，其中包括機器人n到機器人m之間的坐 標系轉(zhuǎn)換關(guān)系以及機器人m到機器人n之間的坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系，最后利用所標定計算出來 的各個坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到世界坐標系中任意位置點的坐標變換，用于確定機器人的協(xié) 同工作以及串聯(lián)工作的點位關(guān)系。
[0092] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細說明，但內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施 例，不能被認為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均等變 化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種單一機器人系統(tǒng)協(xié)同工作坐標系的標定方法，其特征在于，包括如下步驟： 第一步：通過一標定塊，以標記塊為依據(jù)確定世界坐標系XYZ，并記錄標記塊多個角點 的三維坐標值； 第二步：確定機器人坐標系XYZ ; 第三步：一機器人的末端獲取標定塊中的角點在機器人坐標系下的坐標值； 第四步：獲得該機器人的末端接觸到的標定塊的點的世界坐標值； 第五步：將已獲得的機器人坐標值與相應(yīng)的世界坐標值進行轉(zhuǎn)換，得到機器人坐標系 到世界坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的標定方法，其特征在于：所述機器人坐標系的Z軸平行于世 界坐標系的Z軸。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的標定方法，其特征在于：所述標定塊為一三維立體結(jié)構(gòu)，在該 標定塊內(nèi)設(shè)有多個角點，所述世界坐標系是以標定塊的三維延伸方向分別作為X坐標、Y坐 標、以及Z坐標，且世界坐標系的原點為標定塊某一面的中心點。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的標定方法，其特征在于：所述第三步的機器人的末端 與標定塊的關(guān)聯(lián)方式是按照接觸方法進行關(guān)聯(lián)的，通過觀察移動機器人與標定塊中的角點 重合，機器人反饋當前的位置獲得接觸點在機器人坐標系中的位置坐標值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的標定方法，其特征在于：所述第四步通過直接讀取標定塊中 已經(jīng)標記出的角點坐標值。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的標定方法，其特征在于：所述第五步包括如下步驟： 步驟Al :按照第三步和第四步得到一一對應(yīng)的至少三組點的坐標值； 步驟A2 :按照齊次坐標平移、旋轉(zhuǎn)變換矩陣構(gòu)建齊次坐標方程組； 步驟A3 :通過解方程組得到最終的坐標系變換矩陣，此時獲得的變換矩陣即為機器人 坐標系到世界坐標系的變換矩陣，并計算得到世界坐標系到機器人坐標系的變換矩陣。7. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的標定方法，其特征在于：所述第五步包括如下步驟： 步驟Bl :假設(shè)世界坐標系到機器人坐標系的X，Y，Z三個軸的平移量分別為Tx，Ty，Tz， 則齊次平移變換矩陣為：步驟Β2:假設(shè)世界坐標系通過坐標系繞X軸旋轉(zhuǎn)的角度α到機器人坐標系的X軸，則 坐標系繞X軸旋轉(zhuǎn)的齊次坐標變換矩陣為：步驟Β3:假設(shè)世界坐標系通過坐標系繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角度β到機器人坐標系的Y軸，則 坐標系繞Z軸旋轉(zhuǎn)的齊次坐標變換矩陣為：步驟Μ:假設(shè)世界坐標系通過坐標系繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角度Θ到機器人坐標系的Z軸，則 坐標系繞Z軸旋轉(zhuǎn)的齊次坐標變換矩陣為：步驟Β5 :世界坐標系到機器人坐標系的變換矩陣記為，則變換關(guān)系如下所示：其中，Trans(X，Y，Z)為三軸的平移變換矩陣， 得到：將已知的多組與珙的點的坐標帶入上式中求解方程組即可得到世界坐標系到機 器人坐標系的變換矩陣^的值，并根據(jù)= A得到機器人坐標系到世界坐標系的變 換矩陣#啲值。8. -種多個機器人系統(tǒng)協(xié)同工作坐標系的標定方法，其特征在于，包括如下步驟： 第一步：采用權(quán)利要求1-7任一所述的單一機器人坐標系到世界坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系； 第二步：任意兩個機器人的末端分別接觸目標物體的同一個位置，分別得到標定塊中 的同一個位置在不同機器人坐標系下的位置坐標； 第三步：根據(jù)任意兩個機器人得到的位置關(guān)系得到任意兩個機器人之間的坐標系轉(zhuǎn)換 關(guān)系。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的標定方法，其特征在于：所述第二步包括如下步驟：任意兩個 機器人的末端獲取標定塊中的角點在機器人坐標系中的位置坐標與權(quán)利要求1的第三步 相同，獲取接觸點在世界坐標系中的坐標值方式與權(quán)利要求1的第四步相同。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的標定方法，其特征在于：假定有兩個機器人分別接觸標 定塊中的同一角點，其過程如下：步驟Cl :相同角點在該兩個機器人坐標系下的坐標值分別為步驟C2 :根據(jù)/>得到機器人A與機器人B的相互坐標變換關(guān) 系。11. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的標定方法，其特征在于：假定有四個機器人分別接觸標 定塊中的同一角點，其過程如下： 步驟Dl :設(shè)定世界坐標系到四個機器人坐標系的變換關(guān)系分別為 ,!7t 步驟D2 :已知標定塊上有四個點位PU P2、P3、P4,其在在世界坐標系中的坐標分別為 (步驟c3 :通過權(quán)利要求1所述的第五步的變換關(guān)系，將標定塊中相應(yīng)的PU P2、P3、P4 點的世界坐標分別轉(zhuǎn)換到對應(yīng)的機器人坐標系中，得到目標物體點位在機器人坐標系中的 新的坐標值Ql，Q2, Q3, Q4,即步驟D4 :四個機器人可根據(jù)新的坐標值運動到相應(yīng)的點位上對標定塊進行抓取等其 他動作的操作。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的標定方法，其特征在于：相對的兩個機器人的工作模式為 協(xié)同工作，同一側(cè)的機器人的工作模式為串聯(lián)工作。13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的標定方法，其特征在于：假定有多個機器人協(xié)同工作，相對 的兩個機器人的工作模式為協(xié)同工作，同一側(cè)的機器人的工作模式為串聯(lián)工作，其具體的 工作步驟為： 步驟El :令世界坐標系到對應(yīng)的多個機器人坐標系進行第一矩陣轉(zhuǎn)換，多個機器人坐 標系到對應(yīng)世界坐標系進行第二矩陣轉(zhuǎn)換，相鄰機器人坐標系之間進行第三矩陣轉(zhuǎn)換； 步驟E2 :將目標物體上的兩點坐標分別依據(jù)第一矩陣轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成第一組相對的兩個 機器人的坐標系統(tǒng)中去，得到第一運動關(guān)系式，相對的兩個機器人根據(jù)第一運動關(guān)系式運 動到相應(yīng)的位置進行物體的抓?。? 步驟E3 :相對的兩個機器人搬移目標物體到一定的位置將其放置到工作臺上； 步驟E4 :下一組相鄰的相對的兩個機器人將對此位置上的目標物體進行接力搬移； 步驟E5 :重復(fù)步驟E4以此方式完成物體的接力傳送。14. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的標定方法，其特征在于：所述步驟E4的抓取位置的方式 為：第一組相對的兩機器放置目標物體時，獲取此時目標物體上的兩個標記點分別在該第 一組相對的兩機器人的坐標，再利用該第一組相對的兩機器人之間的（第三矩陣轉(zhuǎn)換，將 這兩個點變換到下一組相對的兩機器人坐標系中，該下一組相對的兩機器人根據(jù)新的坐標 值運動抓取物體進行傳送。15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的標定方法，其特征在于：所述步驟E4的抓取位置的方式 為：在第一組相對的兩機器人放置目標物體時，獲取點位在相應(yīng)機器人中的坐標，將獲取的 坐標依據(jù)第二矩陣轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換到世界坐標系中，然后根據(jù)第一矩陣轉(zhuǎn)換將這兩個點轉(zhuǎn) 換到下一組相對的兩機器人的坐標系中，該相對的兩機器人運動抓取物體進行傳送。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的標定方法，其特征在于：所述第三步包括如下步驟： 步驟Fl:按照第二步得到--對應(yīng)的至少三組點的坐標值； 步驟F2 :按照齊次坐標平移T、旋轉(zhuǎn)R變換矩陣構(gòu)建齊次坐標方程組； 步驟F3 :通過解方程組得到最終的坐標系RT變換矩陣，此時獲得的RT變換矩陣即為 任意兩個機器人之間的坐標系矩陣，可以得到機器人η到機器人m的坐標變換矩陣，并獲得 機器人m到機器人η的坐標變換矩陣。17. -種多個機器人系統(tǒng)協(xié)同工作坐標系的標定方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟Gl :以接觸的方式使機器人的末端與標定塊中的角點重合； 步驟G2 :讀取角點在世界坐標系中的位置坐標； 步驟G3 :獲取機器人末端的位置坐標； 步驟G4 :重復(fù)步驟G2和G3得到足夠的點； 步驟G5 :已知相對應(yīng)的點的坐標根據(jù)齊次坐標變換關(guān)系計算出坐標的變換矩陣。
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種單一或多機器人系統(tǒng)協(xié)同工作坐標系的標定方法包括如下步驟：第一步：通過一標定塊，確定世界坐標系XYZ；第二步：確定機器人坐標系XYZ；第三步：一機器人的末端獲取標定塊中的角點在機器人坐標系下的坐標值；第四步：獲得該機器人的末端接觸到的標定塊的點的世界坐標值；第五步：將已獲得的機器人坐標值與相應(yīng)的世界坐標值進行轉(zhuǎn)換，得到機器人坐標系到世界坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。本發(fā)明首利用標定塊結(jié)合機器人坐標反饋得到各個機器人坐標系與所確定的世界坐標系之間的坐標變換關(guān)系以及所確定的世界坐標系與機器人坐標系之間的變換關(guān)系，反饋得到任意兩個機器人之間的坐標變換關(guān)系，用于確定機器人的協(xié)同工作以及串聯(lián)工作的點位關(guān)系。
【IPC分類】G01B5/00
【公開號】CN105066831
【申請?zhí)枴緾N201510571313
【發(fā)明人】周蕾, 李玉廷, 王光能, 舒遠, 李人杰, 高云峰
【申請人】大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司, 深圳市大族電機科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月9日