基于工业机器人工具参数标定的研究与实现.pdf

中国西部科技 2015年09月第 14卷第09期总第 314期 基于工业机器人工具参数标定的研究与实现 孙英飞 (安徽埃夫特智能装备有限公司，安徽 芜湖 241007) 摘 要：本文介绍了工业机器人工具坐标系标定的六点法，该方法实现了工业机器人工具坐标系的精确 标定。工业机器人工具坐标系的标定，就是确定工具坐标系相对于工业机器人末端坐标系的齐次转换矩 阵，由此计算出工具的位姿参数。根据此算法进行标定结果和实际工具参数对比，精度达到了士0．3mm 以上。实际的应用试验表明该方法是一种操作简便、精度较高的系统工具参数标定方法，能完全满足工 业上实际应用的要求 关键词：工业机器人；参数标定；工具 D0I：10．3969／j．iSSn．1671—6396．2015．09．001 1 引言 时，需要重新标定工业机器人的工具坐标系，由此 工业机器人工具坐标系是由法兰末端坐标系 工业机器人的工具坐标系将由其末端法兰坐标系 与实际工具的使用要求决定的，在实际应用中没有 与工具的位置偏移量和旋转姿态决定 J。因此，工 定义工具坐标系，工业机器人法兰末端的坐标系就 业机器人工具坐标系 {TCF}的标定就是指精确地 被默认为工具坐标系，导致在操作过程中带来很多 确定出工业机器人的工具坐标系相对于其末端法 不便 。工业机器人在工业应用中，法兰末端需要固 兰坐标系之间的位置偏移和旋转姿态。 定操作工具，如焊钳、夹具、抓具等。根据应用工 2 工具坐标系的建立与位置偏移的计算 艺和功能要求的不同，需要选择合适的工具坐标 工业机器人模型和各种坐标系之间关系如图 l 系，方便离线编程和示教工作。在工作中更换工具 所示。 图 1 工具坐标系的建立 工业机器人法兰末端坐标系 )相对于其基 具坐标系)相对于末端法兰处坐标系{ 的转换关 坐标系 }之间的转换关系 由正解运动学方程 系 为所求，其各个参数是固定不变的，由以下 所得到。机器人在应用时工具最前端处坐标系 (工 关系式得到： 2 论 着 T Te·eTt (1) 其中： re： ··z·。74··sr6·re：Ilnxoxaxpx fnz oz az pz (2) nxt 0xt axt PXt nYt oYt aY, pyt = nzt OZt azt PZt (3) 0 O O 1 上式中 nx,=COS(P)COS(W) ny,：SIN(P)COS(W) nzt=-SIN(W) OXt=COS(P)SIN(W)SIN(R)——SIN(P)COS(R) oy=COS(P)SIN(W)SIN(R)+COS(P)COS(R) OZt=COS(W)SIN(R) axt=COS(P)SIN(W)COS(R)+SIN(P)SIN(R) (4) ay=SIN(P)SIN(W)COS(R)一COS(P)SIN(R) az=COS(W)COS(R) 乃表示关节 i到关节 的转换矩阵，px、PYt、 由工业 L器人正 动掌原理满足 ： 腑 分别表示工具坐标系原点相对于机器人法兰末 1= 1· 端的偏移。本文采用RPY法描述应用工具的空问 2=re2· 姿态，RPY 法是机器人手腕部分相对法兰末端应 3= ，·P。 (5) 用坐标系轴做 3次连续转动获得规定姿态的描述