] 图4为图3所示机器人的局部放大图。
[0010] 图5至图7为图4所示机器人在校正工具坐标系的坐标轴时的状态示意图。
[0011] 图8至图11为图4所示机器人在校正工具坐标系的原点的状态示意图。
[0012] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步祝明本友明。
【具体实施方式】
[0013] 机器人在实际应用中，通过在其末端安装执行机构(如加工工具或夹持治具）来完 成各种操作。在本实施方式中，机器人通过执行机构抓取工件进行加工，在加工前，通常需 要在执行机构抓取的工件上定义一个工具坐标系，工具坐标系的精确度直接影响机器人的 精确操作。本实施方式中，设工件所在的坐标系为实际工具坐标系，机器人定义有一个基础 工具坐标系，以求出机器人抓取的工件的实际工具坐标系。以下将对利用本发明的机器人 工具坐标系校正方法校正机器人上的工件的工具坐标系进行详细说明。
[0014] 请参阅图1至图3,本实施方式中的机器人工具坐标系校正方法利用机器人100及 放置于机器人100 -侧的辅助测量工具200配合实现工件300上的工具坐标系的校正。机 器人100包括机器人本体10及与机器人本体10相连的控制器30,本体10包括基座11、设 置于基座11上的驱动机构13、以及设置于驱动机构13末端的执行机构15。驱动机构13 包括末端驱动轴131，执行机构15装设于末端驱动轴131 -端，末端驱动轴131能够驱动执 行机构15动作。控制器30中设置有控制软件，通过控制器30可控制驱动机构13驱动执 行机构15按预定轨迹移动。在本实施方式中，机器人100为六轴机器人，驱动机构13为多 轴驱动机构，执行机构15为一个气动爪。
[0015] 辅助测量工具200包括测量件210及数据传输模块230。测量件210固定于机器 人一侧的水平面上，用于测量工件300的移动距离。数据传输模块230用于电性连通测量 件210及控制器30,以将测量件210测得的数据传输至控制器30中。本实施方式中，测量 件210为数显千分表，数据传输模块230为一数据传输设备。可以理解，数据传输模块230 还可集成于测量件210中，从而将测量数据直接从测量件210传输至控制器30。可以理解， 测量件210还可为机械千分表，当测量件210测得工件300的移动距离后，可通过人工读取 数据后再将其输入机器人100的控制器30中；测量件210还可为激光位移传感器等其他测 距设备。
[0016] 工件300大致为矩形板状，其包括相对设置的安装面310与加工面320,以及连接 安装面310与加工面320的两个相互平行的第一侧面340及两个相互平行的第二侧面360， 第一侧面340连接两个第二侧面360。
[0017] 本实施方式的机器人工具坐标系的校正方法包括如下步骤： 步骤SlOl，将工件300的安装面310与执行机构15相接，机器人100的驱动机构13驱 动执行机构15带动工件300移动至测量件210的上方，且使工件300的加工面320朝向测 量件210。
[0018] 请一并参阅图4,步骤S102中，定义预估坐标系。机器人100的末端驱动轴131上 具有一个基础工具坐标系，设该基础工具坐标系为T。，其原点位于末端驱动轴131的法兰中 心，原点坐标为0 (0，0，0 )，坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，Y轴为从法兰中心朝向法兰定 位槽孔的方向，Z轴为法兰平面的法线方向，X轴可依据右手定则确定。为获得工件300的 实际工具坐标系，基于基础工具坐标系T。和机器人100夹持工件300的位置在工件300上 设定一个预估工具坐标系！，其原点为P ni，其坐标轴分别为Xni轴、Yni轴及Zni轴。该原点P ni 在基础工具坐标系T。中的坐标位置为Pni (Xni, Yni, Zni)，且预估工具坐标系Tni相对基础坐具 坐标系的旋转角度为Rx，R y，Rz，其中Rx为预估工具坐标系Tni绕X轴旋转所产生的角度变 化，Ry为预估工具坐标系T ni绕Y轴旋转所产生的角度变化，Rz为预估工具坐标系Tni绕Z 轴旋转所产生的角度变化。设预估工具坐标系Tni在控制器中的参数值为（Xni, Yni, Zni, Rx，Ry， Rz)，且通过调节控制软件中预估原点Pni及旋转角度Rx，R y，Rz的参数，能够改变预估工具坐 标系Tni相对基础工具坐标系T ni的位置。在本实施方式中，坐标轴Xni轴、Yni轴及Zni轴分别 与基础工具坐标系！中的X轴、Y轴、Z轴平行。
[0019] 需要说明的是，本实施方式中，为方便表示，将各个坐标系示意在机器人100的一 侧。
[0020] 设工件300上的实际工具坐标系Tg的原点为Pg，其坐标轴为U轴、V轴、W轴，且实 际工具坐标系T g的原点Pg位于工件300的中心，U轴与工件300的第一侧面340相平行且 垂直于相邻的第一侧面340与第二侧面360之间的连线，V轴与工件300的第二侧面360 相平行且垂直于相邻第二侧面360与第一侧面340之间的连线，W轴垂直于加工面320。设 预估工具坐标系T m相对实际工具坐标系Tg的位置偏差为（Δ X，Δ y，Δ z),旋转角度偏差为 (ARx, ARy, ARz)。其中（Λχ, Ay, Λ z)与（ARx, ARy, ARz)可如此理解：假设要将预估 工具坐标系Tni的原点Pni移动到实际工具坐标系T g的原点位置Pg，则Λ X为原点Pni在Xni轴 方向上的位移量，Δ y为原点Pni在Yni轴方向上的位移量，Λ ζ为原点Pni在Zni轴方向上的位 移量；假设要将预估工具坐标系Tni的X ni, Y"，Zni轴与实际工具坐标系Tg的U，V，W轴对齐，则 Λ Rx为预估工具坐标系Tni绕Xni轴的旋转角度变化，Λ Ry为预估工具坐标系Tni绕Yni轴的旋 转角度变化，△ Rz为预估工具坐标系Tni绕Zni轴的旋角度变化。
[0021] 请一并参阅图5,在步骤S103中，通过控制器30控制驱动机构13驱动工件300沿 预估坐工具坐标系T ni的Xni轴方向移动，并利用测量件210测量加工面320上沿Xni轴方向 上两点间的垂直距离，以求得Δ Ry的值。控制器30控制驱动机构13驱动工件300的加工 面320与测量件210相接触，设初次接触时测量件210的测量数据为C 1，测量数据通过数据 传输模块230传输至控制器30中。驱动机构13驱动工件300沿预估坐标系Tni的X ni轴方 向运动距离L，并使工件300的加工面320第二次接触测量件210,设第二次接触时测量件 210的测量数据为C 2，测量数据通过数据传输模块230传输至控制器30中。可计算测量件 210的距离变化量为Λ C=C2-C1，由于预估工具坐标系Tni绕Yni轴的旋转角度偏差为Λ Ry，所 以由运动的合成与分解原理可知：LX tanARy= C2-C1,即根据tanARy=( C2-C1VL的公式可 计算出ARy的值。
[0022] 可以理解，测量距离时还可采用非接触式方式，如利用激光位移传感器来测量距 离。
[0023] 在步骤S104中，依据Λ Ry修正控制器中预估工具坐标系Tni中Ry的参数，并重新定 义预估工具坐标系T ni。修正控制器30中的控制软件中Ry的值，使得预估工具坐标系T111的 Xni轴补偿一个旋转角度偏差Λ Ry，即修正后的预估工具坐标系Tni的Xni轴与实际工具坐标系 Tg的U-V面（即U轴与V轴所在的平面）大致相平行。将修正后的预估工具坐标系T111设 为新的预估工具坐标系T ni1，新的预估坐标系T1111的原点为Pni 1,坐标轴分别为Xni1轴，Yni1轴 和Z ni1轴，其在控制器30中的参数值为（Xni1, Yni1, Zni1, Rx1, Ry1, Rz1),且其相对实际工具坐标系 Tg的位置偏差为（Λ X1，Λ y1，Λ ζ1)，旋转角度偏差为（ARx1, ARy1, ARz1)。
[0024] 步骤S105,判断测量件210所测得两点间的垂直距离差Ac是否大于最大偏差 值，并通过控制器30控制驱动机构13驱动工件300恢复到初始位置。若测得Λ c大于最 大偏差值，则重复步骤S103~S105。在重复步骤S103~S105时，Xni轴线与测量件210的长度 延伸线的夹角可能为非直角，然而由于此时的旋转角度偏差AR y已经很小，故tanARy~（ C2-C1)/L。依据ARy修正控制器30中预估工具坐标系T ni中Ry的参数，依然可以使Ac不 断缩小。若测得Ac小于或等于最大偏差值，则进入下一步骤S106。本实施方式中，Ac允 许的最大偏差值为〇. 〇2mm。
[0025] 请一并参阅图6,在步骤S106中，通过控制器30控制驱动机构13驱动工件300沿 预估坐工具坐标系Tni1的Yni1轴方向移动，并利用测量件210测量加工面320上沿Y ni1轴方 向上两点间的垂直距离，以求得Δ Rx1的值。控制器30控制驱动机构13驱动工件300的加 工面320与测量件210相接触，设初次接触时测量件210的测量数据为c/，测量数据通过 数据传输模块230