文献阅读机器人工具6点法标定原理 [复制链接]

文献：康存锋，王红伟，张鹏飞等.焊接机器人工具坐标系标定的研究与实现[j].北京工业大学学报,42(1)

工业机器人工具的标定就是确定工具TCP（ToolCenterPoint）和姿态。

1基本步骤

1)在机器人动作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点

2)在工具上确定一个参考点

3)手动操纵机器人的方法移动TCP，以四种不同的工具姿态与固定点刚好碰上。第五点是工具参考点从固定点向将要设定的TCP的x方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定的TCP的在z方向移动。

4)通过前4个点的位置数据即可计算出TCP的位置，通过后2个点即可确定TCP的姿态

2标定过程

2.1TCP位置标定

假设取1、2、3、4四个标定点之间相差90°且不在同一平面上，如下图所示：

图1机器人焊死末端的四个位置标定点

图2RB_焊接机器人

坐标系定义：

?基坐标系：B

?法兰坐标系（末端坐标系）：E

?工具坐标系：T

变换矩阵定义：

?法兰坐标系E相对于基坐标系B的变换关系：

?工具坐标系T相对于法兰坐标系E的变换关系：

?工具坐标系T相对于基坐标系B的变换关系：

则由机器人运动学可知：

(1)

由机器人的正运动学得到，

对于选定位置，i=1、2、3、4，则有

不相等，设

(2)

不相等，但其位置相等，设

(3)

不相等，但其位置相等，设

(4)

由公式（1）、（2）、（3）、（4）可得：

(6)

(7)

将位姿的数据减去位姿的数据：

(8)

展开可得

(9)

依次类推：

(10)

求解公式8，不可直接用非齐次线性方程组求解的方法或solve求解。

最小二乘法的矩阵形式，采用高斯消元法得到

(11)

2.2TCF标定

由2.1得到TCP，而TCF采用Z/X方向标定，在此过程保持TCF姿态不变。

图3机器人TCF标定

将位置标定点P4作为第一个TCF姿态标定点，示教机器人沿+X方向移动一定距离后作为第二个TCF标定点P5，然后回到P4，沿+Z方向移动一定距离后作为第三个标定点P6。

所以工具坐标系T的x轴轴向向量

(12)

相

似的，工具坐标系T的z轴轴向向量

通过得到工具坐标系T的y轴轴向向量(右手定则)

增加进行验证。