个第二目标点，并根据机器人在第二目标点的位姿数据计算出工具坐标系Ot相对于机器人20的工具中心点坐标系Otap的第二传递矩阵；和
[0087]S40:判断第一传递矩阵与第二传递矩阵之间的误差是否在允许的预定范围内，如果超出允许的预定范围，则返回到步骤S10，如果在允许的预定范围内，则以第一传递矩阵与第二传递矩阵的平均值作为工具坐标系Ot相对于机器人20的工具中心点坐标系Otcp的传递矩阵tcpTt。
[0088]在前述步骤S30中，根据传感器10检测到的工具坐标系Ot的原点的实际位置与第一目标点的位置之间的误差，对机器人20进行闭环反馈控制，直至所述误差为零。
[0089]在前述步骤S40中，根据传感器10检测到的工具坐标系Ot的原点的实际位置与第二目标点的位置之间的误差，对机器人20进行闭环反馈控制，直至所述误差为零。
[0090]根据本发明的另一个方面，提供一种机器人系统的自动标定方法，包括如下步骤:
[0091]利用标定板标定传感器10的内在结构参数和相对于世界坐标系O的传感器坐标系Oc ；
[0092]在已被标定的传感器10的引导下控制机器人20分别以多种不同的姿态将安装在其上的工具30的坐标系Ot的原点精确地移动到第I目标点至第N目标点，并分别根据机器人在第I目标点至第N目标点的位姿数据计算出工具坐标系Ot相对于机器人20的工具中心点坐标系Otcp的第I传递矩阵至第N传递矩阵，其中N为大于或等于2的正整数；
[0093]使用最小二乘的方法对第一传递矩阵至第N传递矩阵进行优化处理，并将经优化获得的传递矩阵作为工具坐标系Ot相对于机器人20的工具中心点坐标系Otep的传递矩阵
tCprp
[0094]优选地，前述N可以为大于或等于3的正整数，这样，可以获得在3个以上的不同目标点处的3个以上的传递矩阵，并对这3个以上的传递矩阵用最小二乘法进行优化，从而能够提高最终所获得的传递矩阵tepTt的精度。
[0095]虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
[0096]虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
[0097]应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另夕卜，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
【主权项】
1.一种机器人系统的自动标定方法，包括如下步骤: SlOO:利用标定板标定传感器(10)的内在结构参数和相对于世界坐标系(O)的传感器坐标系(Oc);和 S200:在已被标定的传感器(10)的引导下控制机器人(20)以多种不同的姿态将安装在其上的工具(30)的坐标系(Ot)的原点精确地移动到同一目标点，并根据机器人在该目标点的位姿数据计算出工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otep)的传递矩阵tcpTt。
2.根据权利要求1所述的方法，其中， 根据传感器(10)检测到的工具坐标系(Ot)的原点的实际位置与目标点的位置之间的误差，对机器人(20)进行闭环反馈控制，直至所述误差为零。
3.根据权利要求2所述的方法，在步骤S200之后还包括以下步骤: 5211:基于获得的传递矩阵tapTt计算出工具坐标系(Ot)相对于机器人坐标系(Ok)的传递矩阵KTt ;和 5212:在传感器(10)的引导下控制机器人(20)将安装在其上的工具(30)精确地移动到一个已知的目标位姿，并根据该已知的目标位姿相对于世界坐标系(O)的传递矩阵T和已经计算出的传递矩阵KTt计算机器人坐标系(Ok)相对于世界坐标系(O)的传递矩阵Τκ。
4.根据权利要求3所述的方法，其中， 根据传感器(10)检测到的工具(30)的实际位姿与目标位姿之间的误差，对机器人(20)进行闭环反馈控制，直至实际位姿与目标位姿之间的误差为零。
5.根据权利要求2或3所述的方法，在传感器(10)被标定之后，还包括以下步骤: S300:利用传感器(10)识别将被工具(30)加工的对象(40)相对于世界坐标系(O)的传递矩阵Ttj ;和 S400:利用传感器(10)识别对象(40)上的目标区(50)相对于对象坐标系(O0)的传递矩阵0Tpo
6.根据权利要求5所述的方法，其中， 所述目标区(50)相对于对象坐标系(Otj)的传递矩阵°ΤΡ是固定不变的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中， 所述对象(40)相对于世界坐标系(O)的位姿是固定不变的或连续变化的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器(10)为视觉传感器或激光跟踪器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中， 所述传感器(10)为摄像机，并且所述传感器(10)的内在结构参数包括焦距、透镜畸变、像素比、芯片与透镜位姿之间的几何关系中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的方法，其中， 所述机器人系统包括一个摄像机、两个摄像机或更多个摄像机。
11.根据权利要求9所述的方法，其中， 所述机器人系统包括一个机器人(20)、两个机器人(20)或更多个机器人(20)。
12.根据权利要求9所述的方法，其中， 所述摄像机不仅用于对机器人系统进行标定，还用于视觉地引导机器人(20)对对象(40)进行加工。
13.根据权利要求9所述的方法，其中， 在更换不同的工具(30)之后，立即自动识别工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otep)的传递矩阵"pTt。
14.一种机器人系统的自动标定方法，包括如下步骤: SlO:利用标定板标定传感器(10)的内在结构参数和相对于世界坐标系(O)的传感器坐标系(Oc)； S20:在已被标定的传感器(10)的引导下控制机器人(20)以第一组多种不同的姿态将安装在其上的工具(30)的坐标系(Ot)的原点精确地移动到同一个第一目标点，并根据机器人在第一目标点的位姿数据计算出工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otep)的第一传递矩阵； S30:在已被标定的传感器(10)的引导下控制机器人(20)以第二组多种不同的姿态将安装在其上的工具(30)的坐标系(Ot)的原点精确地移动到同一个第二目标点，并根据机器人在第二目标点的位姿数据计算出工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otep)的第二传递矩阵；和 S40:判断第一传递矩阵与第二传递矩阵之间的误差是否在允许的预定范围内，如果超出允许的预定范围，则返回到步骤S10，如果在允许的预定范围内，则以第一传递矩阵与第二传递矩阵的平均值作为工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otap)的传递矩阵tcpTt。
15.一种机器人系统的自动标定方法，包括如下步骤: 利用标定板标定传感器(10)的内在结构参数和相对于世界坐标系(O)的传感器坐标系(O。); 在已被标定的传感器(10)的引导下控制机器人(20)分别以多种不同的姿态将安装在其上的工具(30)的坐标系(Ot)的原点精确地移动到第I目标点至第N目标点，并分别根据机器人在第I目标点至第N目标点的位姿数据计算出工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otap)的第I传递矩阵至第N传递矩阵，其中N为大于或等于2的正整数； 使用最小二乘的方法对第一传递矩阵至第N传递矩阵进行优化处理，并将经优化获得的传递矩阵作为工具坐标系(Ot)相对于机器人(20)的工具中心点坐标系(Otap)的传递矩阵 tcpTt。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述N为大于或等于3的正整数。
【专利摘要】本发明公开一种机器人系统的自动标定方法，包括如下步骤：利用标定板标定传感器的内在结构参数和相对于世界坐标系的传感器坐标系；和在已被标定的传感器的引导下控制机器人以多种不同的姿态将安装在其上的工具的坐标系的原点精确地移动到同一目标点，并根据机器人在该目标点的位姿数据计算出工具坐标系相对于机器人的工具中心点坐标系的传递矩阵tcpTt。本发明先对传感器进行标定，再利用标定后的传感器检测机器人的实际位置，并根据实际位置与目标点的位置之间的误差对机器人进行闭环控制，从而能够控制机器人以多种不同的姿态精确地移动到同一目标点，提高了标定精度，而且利用控制程序自动地执行标定，效率高、使用方便。
【IPC分类】B25J13-08
【公开号】CN104827480
【申请号】CN201410047115
【发明人】邓颖聪, 张丹丹, 鲁异, 胡绿海
【申请人】泰科电子(上海)有限公司, 泰科电子公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2014年2月11日
【公告号】WO2015121767A1