机器人远程工具坐标姿态自动定位装置及其定位方法与流程

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人远程工具坐标姿态自动定位装置及其定位方法。

背景技术：

目前，在一些机器人应用中，用到了远程工具，比如：打磨，抛光和去毛刺等。如图1所示，所谓远程工具就是指工具被固定安装在地面上而并非安装在机器人执行端上，然而，如何定位远程工具的姿态较为麻烦，一般会在工具中心点(Tool Centre Point)位置用4点法测出其位置再对其姿态进行确定，这一过程比较耗时，且工具的定位姿态并不准确。因此，如果找到一种简单精确的方法去定位工具坐标系的姿态，将会缩短机器人的调试时间，提高生产效率。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种解决定位机器人远程工具坐标系姿态的问题，让整个过程简单，且易于操作的机器人远程工具坐标姿态自动定位装置及其定位方法。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人远程工具坐标姿态自动定位装置，包括安装在机器人法兰上的第一测试端，以及安装在远程工具中心点上的第二测试端，所述第一测试端和 第二测试端通过数据线连接，所述第一测试端由一个陀螺仪传感器和一个激光传感器组成，所述第二测试端为一个陀螺仪传感器，所述第一测试端和第二测试端通过数据线最终连接机器人终端。

一种机器人远程工具坐标姿态自动定位方法，包括以下步骤：

第一步，获取远程工具中心点的姿态：首先，将第一测试端固定在机器人的法兰盘上，第二测试端固定在远程工具的中心点上片刻即可，随后，机器人自动记录下该点姿态，通过读取两个陀螺仪姿态的差别，经过DSP计算，来获取远程工具中心点的姿态，通过一组连接线传输远程工具中心点姿态到机器人终端；

第二步，获取远程工具中心点的坐标：移开远程工具上的第二测试端，用第一测试端上的激光测距传感器测量得机器人法兰盘到远程工具中心点表面的距离，由于机器人法兰盘姿态和坐标为已知，通过计算获得远程工具中心点的坐标。

作为本发明的进一步改进，所述远程工具中心点的坐标计算方法如下：

1)姿态：利用陀螺仪所检测出的两组欧拉角数值(ZYZ或XYZ)，一组为表示远程工具中心点姿态的欧拉角，另一组则为表示当前机器人法兰盘姿态的欧拉角，通过计算其差，从而得到远程工具相对机器人法兰盘的姿态。

2)坐标：利用激光测距传感器测到远程工具中心点到机器人法兰盘的距离，由于当前机器人法兰盘的坐标已知，所以通过相加就能得到远程工具中心点的坐标。作为本发明的进一步改进，

本发明的有益效果是：传统的机器人远程工具的定位都需要耗费 许多时间和人力，且操作步骤繁复，靠机器人运动来实现，容易造成机器人及装置损坏，本发明的非接触式自动定位远程工具中心点姿态和坐标的装置，大大节省了人力和时间，实现了远程工具中心点的坐标和姿态的全自动化定位，解放了劳动力，提高了生产力。

附图说明

图1为现有远程工具在机器人中的应用示意图；

图2为本发明的自动定位装置示意图；

图中标示：1-机器人法兰盘；2-第一测试端；3-第二测试端；4-远程工具；5-数据线。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图2示出了本发明一种机器人远程工具坐标姿态自动定位装置的一种实施方式，包括安装在机器人法兰盘1上的第一测试端2，以及安装在远程工具4中心点上的第二测试端3，所述第一测试端1和第二测试端3通过数据线5连接，所述第一测试端2由一个陀螺仪传感器和一个激光传感器组成，所述第二测试端3为一个陀螺仪传感器，所述第一测试端2和第二测试端3通过数据线最终连接机器人终端。

其机器人远程工具坐标姿态自动定位方法，包括以下步骤：

第一步，获取远程工具中心点的姿态：首先，将第一测试端2固定在机器人的法兰盘上，第二测试端3固定在远程工具4的中心点上 片刻即可，随后，机器人自动记录下该点姿态，通过读取两个陀螺仪姿态的差别，经过DSP计算，来获取远程工具4中心点的姿态，通过一组连接线传输远程工具4中心点姿态到机器人终端；

第二步，获取远程工具中心点的坐标：移开远程工具4上的第二测试端3，用第一测试端2上的激光测距传感器测量得机器人法兰盘1到远程工具4中心点表面的距离，由于机器人法兰盘1姿态和坐标为已知，通过计算获得远程工具4中心点的坐标。

所述远程工具4中心点的坐标计算方法如下：

1)姿态：利用陀螺仪所检测出的两组欧拉角数值(ZYZ或XYZ)，一组为表示远程工具中4心点姿态的欧拉角，另一组则为表示当前机器人法兰盘1姿态的欧拉角，通过计算其差，从而得到远程工具4相对机器人法兰盘1的姿态。

2)坐标：利用激光测距传感器测到远程工具4中心点到机器人法兰盘1的距离，由于当前机器人法兰盘1的坐标已知，所以通过相加就能得到远程工具4中心点的坐标。