一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)機器人位姿確定方法，特別是一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法。
【背景技術】
[0002]自動化裝配技術已歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，已向著機械功能多元化、控制模塊智能化的方向發(fā)展。在汽車、航空等工業(yè)領域已開始利用柔性化的工業(yè)機器人或定制的自動化裝備高效、精準地完成了很多人工操作難以完成的工作。在很多高精度的裝配領域，自動化的裝調(diào)方式更是顯得十分重要，其結合各種精測手段的輔助，能夠?qū)崿F(xiàn)高效精準的裝調(diào)到位。
[0003]近年來，隨著中國航天事業(yè)的快速發(fā)展，航天器產(chǎn)品的數(shù)量和種類不斷上升，對產(chǎn)品裝配精度的要求也越來越高。其中，又以星載天線等高精度結構的裝配尤為困難，以往完全依靠傳統(tǒng)的手工操作方法，工作效率低，技術風險高。因此，將高精度的自動裝調(diào)技術引入到衛(wèi)星部件的精密裝調(diào)中，發(fā)展高精度的自動化裝調(diào)技術，是解決航天產(chǎn)品高精度裝配困難的切實有效的途徑，而實現(xiàn)自動化裝調(diào)的基礎之一就是需要實時計算確定待裝調(diào)部件的初始位姿及目標位姿，即需要一種工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案是:一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法，包括如下步驟:
[0006](1)令工業(yè)機器人抓取衛(wèi)星天線反射器，然后以機器人底座自身坐標系為機器人基坐標系，以機器人末端法蘭盤圓心作為原點、法蘭盤所在平面作為Χ0Υ面、Χ0Υ面的法向方向作為Z軸指向建立機器人工作坐標系，根據(jù)待裝調(diào)的衛(wèi)星天線反射器形狀任意建立坐標系作為反射器坐標系，以安裝平臺底面中心為原點、底面作為Χ0Υ面、以Χ0Υ面的法線方向作為Z軸指向建立安裝坐標系，將激光跟蹤儀的自身坐標系作為裝配坐標系；
[0007](2)在衛(wèi)星天線反射器上安裝至少三個測量球作為衛(wèi)星天線反射器測量點，使用激光跟蹤儀測量三個測量點在裝配坐標系下的坐標，根據(jù)裝配坐標系、機器人工作坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣得到三個測量點在機器人工作坐標系下的坐標作為初始姿態(tài)；
[0008](3)選取衛(wèi)星天線反射器中能夠得到衛(wèi)星天線反射器結構形狀的關鍵點，根據(jù)衛(wèi)星天線反射器測量點坐標、衛(wèi)星天線反射器結構形狀，得到衛(wèi)星天線反射器關鍵點、衛(wèi)星天線反射器測量點在裝配坐標系下的位置轉(zhuǎn)換關系；
[0009](4)獲取衛(wèi)星天線反射器關鍵點在裝配坐標系下的目標坐標，根據(jù)衛(wèi)星天線反射器關鍵點、衛(wèi)星天線反射器測量點在裝配坐標系下的位置轉(zhuǎn)換關系得到衛(wèi)星天線反射器測量點在裝配坐標系下的目標坐標；
[0010](5)獲取裝配坐標系、安裝坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)裝配坐標系、安裝坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣得到衛(wèi)星天線反射器測量點在安裝坐標系下的目標坐標；
[0011](6)獲取安裝坐標系、機器人基坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)安裝坐標系、機器人基坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣得到衛(wèi)星天線反射器測量點在機器人基坐標系下的目標坐標；
[0012](7)讀取當前位置下機器人基坐標系、機器人工作坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)機器人基坐標系、機器人工作坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣得到衛(wèi)星天線反射器測量點在機器人工作坐標系下的目標坐標作為目標位姿；
[0013](8)將步驟(2)、步驟(7)得到的衛(wèi)星天線反射器初始位姿、目標位姿送至工業(yè)機器人，控制工業(yè)機器人根據(jù)衛(wèi)星天線反射器初始位姿、目標位姿將衛(wèi)星天線反射器安裝到目標位置。
[0014]所述的衛(wèi)星天線反射器為橢球體。
[0015]所述的反射器坐標系為橢球坐標系。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:
[0017](I)本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，通過建立各個坐標系并得到各個坐標系之間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，得到了一種實時測量計算確定待裝調(diào)部件的初始位姿及目標位姿方法，解決了工業(yè)機器人自動化裝調(diào)所需位姿的問題，具有計算簡單、實現(xiàn)方便的優(yōu)點；
[0018](2)本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，通過一種動態(tài)位姿確定方法得到工業(yè)機器人自動化裝調(diào)所用的位姿，使得工業(yè)機器人能夠用于產(chǎn)品裝配中，解決了現(xiàn)有的手工操作方式在結構裝配中具有的工作效率低、技術風險高的缺陷，在避免裝調(diào)風險的同時，還具有裝調(diào)效率尚的優(yōu)點；
[0019](3)本發(fā)明通過計算得到工業(yè)機器人自動化裝調(diào)所用的初始位姿及目標位姿，將柔性化的工業(yè)機器人用于高精度的產(chǎn)品裝配中，并使用激光跟蹤儀等精測手段得到待裝調(diào)天線的精確坐標，進而將待裝調(diào)天線高效精準的放置到待安裝位置，與現(xiàn)有的人工裝調(diào)方式相比更加精準。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法原理流程圖；
[0021]圖2為本發(fā)明一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法中坐標變換示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明以衛(wèi)星固面反射器天線為對象，提出了一種基于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位姿確定方法，包括坐標系建立、初始位置及目標位置的測量與求解等整套適用于工業(yè)機器人自動化裝調(diào)的位置計算方法，具有較好的實用價值與應用前景。
[0023]如圖1所示本發(fā)明方法通過如下步驟實現(xiàn):
[0024](I)令柔性化的工業(yè)機器人(比如六自由度工業(yè)機器人)抓取衛(wèi)星天線反射器，并建立裝配中應用到的所有坐標系，如圖2所示將激光跟蹤儀自身坐標系作為裝配坐標系(激光跟蹤儀自身坐標系)，以機器人底座自身坐標系為機器人基坐標系(測量坐標系)，以機器人末端法蘭盤圓心作為原點、法蘭盤所在平面作為XOY面、XOY面的法向方向作為Z軸指向建立機器人工作坐標系，以橢球形待裝調(diào)反射器的橢球坐標系作為反射器坐標系，以安裝平臺底面中心為原點、底面作為XOY面、以XOY面的法線方向作為Z軸指向建立安裝坐標系，其中，裝配坐標系原點為(X。，y。，z0)，機器人基坐標系原點為(X:，Zi)，機器人工作坐標系原點為(x2，12, z2)，反射器坐標系原點為(x3，y3，z3)，安裝坐標系原點