機(jī)器人工具坐標(biāo)系的校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的校正方法，尤其涉及一種工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系的校正 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如自動(dòng)裝配、焊接、打磨等。通過在機(jī)器 人末端安裝不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如氣動(dòng)爪或加工工具）來完成各種作業(yè)任務(wù)?，F(xiàn)有機(jī)器人 加工中，一般通過在機(jī)器人末端安裝加工工具來完成對(duì)產(chǎn)品的加工，如在打磨用機(jī)器人上 安裝打磨器對(duì)固定于工作臺(tái)上的產(chǎn)品進(jìn)行打磨，建立打磨器的工具坐標(biāo)系的準(zhǔn)確度直接影 響著打磨精度，即機(jī)器人工具坐標(biāo)系的準(zhǔn)確度成為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作的重要指標(biāo)。然而 由于人工裝配加工工具、機(jī)器人本身結(jié)構(gòu)或是機(jī)器人自定義的工具坐標(biāo)系都會(huì)存在一定誤 差，導(dǎo)致機(jī)器人的工具坐標(biāo)系存在一定誤差。利用人工手動(dòng)進(jìn)行修正時(shí)，比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而 且誤差比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于上述內(nèi)容，有必要提供一種校正精確度高且校正簡(jiǎn)單的機(jī)器人的工具坐標(biāo)系 的校正方法。
[0004] -種機(jī)器人工具坐標(biāo)系的校正方法，用于準(zhǔn)確確定裝設(shè)于機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的工 件的實(shí)際工具坐標(biāo)系，該機(jī)器人配合一個(gè)輔助測(cè)量工具實(shí)現(xiàn)校正，該機(jī)器人包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的控制器及裝設(shè)于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)末端上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端 建立有基礎(chǔ)工具坐標(biāo)系，該輔助測(cè)量工具包括測(cè)量件，該工件包括與該執(zhí)行機(jī)構(gòu)相接的安 裝面，與該安裝面相對(duì)的加工面，以及連接該安裝面與該加工面并相互鄰接的第一側(cè)面與 第二側(cè)面，其特征在于，該校正方法包括以下步驟:A、將工件的加工面與測(cè)量件相對(duì)；B、依 據(jù)基礎(chǔ)工具坐標(biāo)系，在工件上建立一個(gè)預(yù)估工具坐標(biāo)系（Xm、Ym、Z ni, Rx，Ry，Rz)，設(shè)該預(yù)估工 具坐標(biāo)系相對(duì)于實(shí)際工具坐標(biāo)系的位置偏差為（Δ χ，Δ y，Δ z),旋轉(zhuǎn)偏差為（Δ Rx，Δ Ry， ARz) ;C、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件沿步驟B中的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Xni移動(dòng) 距離L，測(cè)量件測(cè)量該工件加工面上的該距離L兩端點(diǎn)的數(shù)值以求出AR y的值；D、修正控制 器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Ry并得到新的預(yù)估工具坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ Zni1, Rx1, Ry1, Rz1),其相 對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系的位置偏差為（Λ X1，Λ y1，Λ Z1)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為（Λ Rx1, ARy1, ARz1); Ε、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件沿步驟D中的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Yni1移動(dòng)距離 L'，該測(cè)量件測(cè)量該工件加工面上的該距離L'兩端點(diǎn)的數(shù)值以求出Λ Rx1的值；F、修正控制 器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Rx 1并得到新的預(yù)估工具坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ ΖΛ Rx2, Ry2, R/)，其相 對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系的位置偏差為（Λ x2, Λ y2, Λ z2)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為（Λ Rx2, Λ Ry2, ARz2); G、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件沿步驟F中的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Xni2或Yni 2移 動(dòng)距離L' '，該測(cè)量件測(cè)量該工件第一側(cè)面或第二側(cè)面上的該距離L' '兩端點(diǎn)的數(shù)值以求 出ARz2的值；H、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)R z2并得到新的預(yù)估工具坐標(biāo)系（X"3， ΥΛ ΖΛ Rx3, Ry3, Rz3)，其相對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系Tg的位置偏差為（δ X3, Λ y3, Λ Z3)，旋轉(zhuǎn)角度 偏差為（ARx3, ARy3, ARz3) ;1、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件繞步驟H中的預(yù)估坐標(biāo) 系的坐標(biāo)軸Zni3轉(zhuǎn)動(dòng)180°，該測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的兩個(gè)第一側(cè)面上的兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)值以求 得Ay 3的值J、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Yni3并得到新的預(yù)估坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ 2"14，&4，1^4，1^4)，其對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系1；的位置偏差為（八夂八/，八 24)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為 (ARX4, ARy4, Λ〇 ;Κ、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件繞步驟J中的預(yù)估坐標(biāo)系的坐 標(biāo)軸Zni4轉(zhuǎn)動(dòng)180°，該測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的兩個(gè)第二側(cè)面上的兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)值以求得Ax 4 的值；L、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Yni4并得到新的預(yù)估坐標(biāo)系（Xni 5, ΥΛ ζΛ R/， Ry5, Rz5)，其對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系Tg的位置偏差為（Λ χ5, Λ y5, Λ ζ5)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為（ARx5, ARy5, ARz5) ;M、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件繞步驟L中的預(yù)估坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Yni5 轉(zhuǎn)動(dòng)90°，該測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的第二側(cè)面與加工面上的兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)值以求得Az5的 值。N、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Z ni5并得到校正后的工具坐標(biāo)系（X"6, Y"6, Zni6, Rx6, Ry6, Rz6) 〇
[0005] 另一種機(jī)器人工具坐標(biāo)系的校正方法，用于準(zhǔn)確確定裝設(shè)于機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的 工件的實(shí)際工具坐標(biāo)系，該機(jī)器人配合一個(gè)輔助測(cè)量工具實(shí)現(xiàn)校正，該機(jī)器人包括驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)、控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的控制器及裝設(shè)于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)末端上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 末端建立有基礎(chǔ)工具坐標(biāo)系，該輔助測(cè)量工具包括測(cè)量件，該工件包括與該執(zhí)行機(jī)構(gòu)相接 的安裝面，與該安裝面相對(duì)的加工面，以及連接該安裝面與該加工面并相互鄰接的第一側(cè) 面與第二側(cè)面，其特征在于，該校正方法包括以下步驟：Α、將工件的加工面朝向測(cè)量件；Β、 依據(jù)基礎(chǔ)工具坐標(biāo)系，在工件上建立一個(gè)預(yù)估工具坐標(biāo)系（Xm、Ym、z"，R x，Ry，Rz)，設(shè)該預(yù)估 工具坐標(biāo)系相對(duì)于實(shí)際工具坐標(biāo)系的位置偏差為（Δ χ，Δ y，Δ z),旋轉(zhuǎn)偏差為（Δ Rx，Δ Ry， ARz) ;C、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件沿步驟B中的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Yni移動(dòng) 距離L，測(cè)量件測(cè)量該工件加工面上的該距離L兩端點(diǎn)的數(shù)值以求出AR x的值；D、修正控制 器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Rx并得到新的預(yù)估工具坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ Zni1, Rx1, Ry1, Rz1),其相 對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系的位置偏差為（Λ X1，Λ/，Λ Z1)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為（ARx1, ARy1, ARz1); Ε、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件沿步驟D中的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Xni1移動(dòng)距離 L'，該測(cè)量件測(cè)量該工件加工面上的該距離L'兩端點(diǎn)的數(shù)值以求出Λ Ry1的值；F、修正控制 器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Ry 1并得到新的預(yù)估工具坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ z"2, Rx2, Ry2, R/)，其相 對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系的位置偏差為（Λ x2, Λ y2, Λ z2)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為（Λ Rx2, Λ Ry2, ARz2); G、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件沿步驟F中的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Xni2或Yni 2移 動(dòng)距離L' '，該測(cè)量件測(cè)量該工件第一側(cè)面或第二側(cè)面上的該距離L' '兩端點(diǎn)的數(shù)值以求 出Λ Rz2的值；H、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Rz2并得到新的預(yù)估工具坐標(biāo)系（X" 3， Yni3, Z"3, R/，R/，R/)，其相對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系Tg的位置偏差為（Δ X3, Λ y3, Λ Z3)，旋轉(zhuǎn)角度 偏差為（ARx3, ARy3, ARz3) ;1、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件繞步驟H中的預(yù)估坐標(biāo) 系的坐標(biāo)軸Zni3轉(zhuǎn)動(dòng)180°，該測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的兩個(gè)第一側(cè)面上的兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)值以求 得Ay 3的值J、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Yni3并得到新的預(yù)估坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ 2"14，&4，1^4，1^4)，其對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系1；的位置偏差為（八夂八/，八 24)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為 (ARX4, ARy4, ;Κ、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件繞步驟J中的預(yù)估坐標(biāo)系的坐 標(biāo)軸Zni4轉(zhuǎn)動(dòng)180°，該測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的兩個(gè)第二側(cè)面上的兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)值以求得Ax 4 的值；L、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Yni4并得到新的預(yù)估坐標(biāo)系（ΧΛ ΥΛ ζΛ Rx5， Ry5, Rz5)，其對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系Tg的位置偏差為（Λ X5, Λ y5, Λ Z5)，旋轉(zhuǎn)角度偏差為（ARx5, ARy5, ARz5) ;M、控制器控制該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工件繞步驟L中的預(yù)估坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸Yni5 轉(zhuǎn)動(dòng)90°，該測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的第二側(cè)面與加工面上的兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)值以求得Az5的 值；N、修正控制器中預(yù)估工具坐標(biāo)系的參數(shù)Z ni5并得到校正后的工具坐標(biāo)系（Xni6, ΥΛ ζΛ Rx6, Ry6, Rz6) 〇
[0006] 本發(fā)明的工具坐標(biāo)系的校正方法，通過在工件上建立預(yù)估工具坐標(biāo)系，并控制工 件沿預(yù)估工具坐標(biāo)系的軸向移動(dòng)，測(cè)量件測(cè)量求出移動(dòng)前后的測(cè)量數(shù)據(jù)差，從而計(jì)算出預(yù) 估工具坐標(biāo)系相對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)偏差，以校正預(yù)估工具坐標(biāo)軸的坐標(biāo)軸；另外通 過控制工件繞校正后的預(yù)估工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量件測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)前后的測(cè)量數(shù)據(jù) 差，從而計(jì)算出預(yù)估工具坐標(biāo)系相對(duì)實(shí)際工具坐標(biāo)系的位移偏差，以校正預(yù)估工具坐標(biāo)系 的原點(diǎn)。利用該工具坐標(biāo)系的校正方法，校正精度較高，且只需要簡(jiǎn)單的求算就能計(jì)算出偏 差值，校正方法簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0007] 圖1至圖2為本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器人工具坐標(biāo)系的校正方法的流程圖。
[0008] 圖3為本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器人的立體示意圖。
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