用于标定工业机器人系统的工具中心点的方法与流程

本发明涉及用于标定工具中心点(TCP)的方法，尤其涉及用于标定工业机器人系统的工具中心点(TCP)。

背景技术：

标定是确保工业机器人与其工具之间或者工业机器人与工业机器人工作站中其工作对象之间的位置准确度的典型方式。特别地，由于运动学数据的不准确会使工具和工作对象的定义不准确。因此，准确的标定使得将离线程序与在线的进行匹配成为可能，并且一旦机器人与工具或工作对象之间的相对位置发生改变其还能够使机器人工作站恢复。

目前，现场工程师手动进行的机器人工作站标定相当耗时且不准确。对于需要高准确度的应用来说，在用户现场进行机器人工作站的调试或恢复很可能要花费几天的努力。

美国专利7,684,898描述了使用标定设备标定工业机器人上的工具的工具中心点(TCP)的方法，该方法包含使用至少两个光束，这些光束以大于零的方位角彼此成角度并且在相交点相交。该方法包含：对于工具的设定的工作点固定设定的工具中心点的位置坐标，相对于工具参考点以及相对于工作点的TCP坐标系使工具关于TCP坐标系经过挡光板移动到设定的工作点，使得工具尖端位于挡光板之间；记录实际TCP位置坐标；确定由于设定的工作点位于挡光板之间的设定的TCP位置坐标与所记录的实际工作点相应的实际TCP位置坐标之间的差值；根据由于挡光板等级的数量设定的工作点、差值、以及已知的挡光板的位置和方位角(a)计算实际工作点。这种标定方法需要了解挡光板的位置和方位角，然而，这种方法需要预定的工具数据并且仅能以一种位姿工作，不能弥补机械臂的位置引起的不准确。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，其提供了用于标定工业机器人系统中工具的工具中心点(TCP)的方法，工业机器人系统包括交叉束传感器，交叉束传感器具有第一束和第二束，第一束和第二束以大于零的顶角彼此成角度并且在交叉点彼此交叉，方法包含：(a)所述工业机器人使所述工具的第一部件和交叉束传感器在一方向相对平移移动，使得所述工具的所述第一部件分别阻断所述交叉束传感器的所述第一束和所述第二束；(b)在所述工具的所述第一部件阻断所述交叉束传感器的所述第一束和所述第二束期间，记录所述工业机器人的第一位姿和第二位姿；(c)所述工业机器人使所述工具的第二部件和所述交叉束传感器在所述方向相对平移移动，使得所述工具的所述第二部件分别阻断所述交叉束传感器的所述第一束和所述第二束；(d)在所述工具的所述第二部件阻断所述交叉束传感器的所述第一束和所述第二束期间，记录所述工业机器人的第三位姿和第四位姿；(e)考虑所述工业机器人的所述第一位姿、第二位姿、第三位姿和第四位姿以及所述第一束的方向和所述第二束的方向计算所述工具方向；以及(f)考虑所述工具方向以及所述工业机器人的第一位姿和第二位姿、或第三位姿和第四位姿，所述工业机器人使所述工具和所述交叉束传感器相对移动，使得所述工具的所述工具中心点(TCP)阻断所述交叉束传感器的所述交叉点。

根据本发明的另一方面，其提供了用于标定工业机器人系统中工具的工具中心点(TCP)的方法，工业机器人系统包括交叉束传感器，交叉束传感器具有第一束和第二束，第一束和第二束以大于零的顶角彼此成角度并且在交叉点彼此交叉，方法包含：(a)所述工业机器人使所述工具的第一部件和交叉束传感器在一方向相对平移移动，使得所述工具的所述第一部件阻断所述交叉束传感器的所述第一束、从阻断点沿着第一束的方向移动、并且在所述交叉束传感器的所述交叉点阻断所述交叉束传感器的所述第二束；(b)记录所述工业机器人的第二位姿，在第二位姿，所述工具的所述第一部件在所述交叉束传感器的所述交叉点阻断所述交叉束传感器的所述第二束；(c)所述工业机器人使所述工具的第二部件和所述交叉束传感器在所述方向相对平移移动，使得所述工具的所述第二部件阻断所述交叉束传感器的所述第一束/第二束、从阻断点沿着第一束/第二束的方向移动、并且在所述交叉束传感器的所述交叉点阻断所述交叉束传感器的所述第二束/第一束；(d)记录所述工业机器人的第四位姿，在第四位姿，所述工具的所述第二部件在所述交叉束传感器的所述交叉点阻断所述交叉束传感器的所述第二束；(e)考虑所述工业机器人的所述第二位姿和所述第四位姿计算所述工具的方向；以及(f)考虑所述工具方向以及所述工业机器人的第二位姿或第四位姿，所述工业机器人使所述工具和所述交叉束传感器相对移动，使得所述工具的所述工具中心点(TCP)阻断所述交叉束传感器的所述交叉点。

通过使用如上文的方法，在事先不知道工具的位置的条件下，工业机器人可以引导交叉束传感器接近工具的TCP。

附图说明

下文将参考附图中示出的优选示例性实施例对本发明的主题进行更详细的说明，图中：

图1示出根据本发明实施例的交叉束传感器；

图2A和图2B分别示出根据涉及情境A和情境B的本发明实施例的用于标定工具中心点(TCP)的工业机器人系统；

图3示出根据本发明实施例的使TCP接近交叉束传感器的交叉点；以及

图4示出工具在四个不同的方向接近交叉束传感器的交叉点。

附图中使用的附图标记及其含义以简要的形式列在附图标记列表中。一般而言，在图中同样的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出根据本发明实施例的交叉束传感器。交叉束传感器具有至少两条光束，这些光束以大于零的顶角彼此成角度并且在交叉点彼此交叉。如图1所示，交叉束传感器1具有平盘斗状本体(flat block)10(孔11穿过平盘斗状本体10)、第一发射器12a、第一接收器12b、第二发射器13a、第二接收器13b。孔11具有形状像圆柱形或六边形的内表面。在孔11内表面的侧壁上有两对位置，例如第一对位置包含位置P1、位置P2，第二对位置包含位置P3、位置P4。第一发射器12a、第一接收器12b、第二发射器13a、和第二接收器13b分别固定在位置P1、位置P2、位置P3和位置P4，使得第一发射器12a发送的第一束14a能够到达第一接收器12b，第二发射器13a发送的第二束14b能够到达第二接收器13b，并且第一束14a和第二束14b所形成的两条直线共面且不平行；第一束14a和第二束14b在大于零的(例如90度)顶角α抵达彼此并且在束14a与束14b之间的间隙中的交叉点R相遇。由此产生被优选地设计为红外线光束的叉状光束。交叉束传感器1可以以静止的方式安装在工业机器人工作站中。

出于标定工具中心点(TCP)的目的来移动用于工业机器人的工具的工具中心点(TCP)，例如工具尖端，以便接近交叉束传感器1的交叉点R。在这种情况下，第一束14a和第二束14b这二者都被工具尖端阻断，使得产生切换信号。

下文对标定方法进行更加详细的说明。

图2A和图2B分别示出根据涉及情境A和情境B的本发明实施例的用于标定工具中心点(TCP)的工业机器人系统。工业机器人系统2包含工业机器人20、工具21、以及交叉束传感器1。工具标定是识别工具21相对于工业机器人20的一部件(例如其腕部200)的姿态。特别地，有两种典型的机器人工作情境：A.移动由工业机器人握住的工具；以及B.静止工具位于工业机器人工作站中。将对这两种情境分别进行描述，如下文。

情境A

如图2A所示。工具21由工业机器人20握住(例如，工具21附接到工业机器人的腕部)，交叉束传感器1以静止的方式安装在工业机器人工作站中。情境A的工具标定是识别工具21相对于工业机器人20腕部200固定的相对姿态。

工具中心点标定的四点法是通过移动工业机器人以使工具中心点(TCP)与工业机器人可达域中一个固定点重合。固定点例如是钉子尖。通过移动工业机器人使TCP点从至少四个不同的定向碰着固定点的尖端来计算工具中心点(TCP)相对于工业机器人基坐标系/世界坐标系的坐标。工具中心点(TCP)的计算是以所述记录的工业机器人位姿，通过最小二乘法来完成的：最优的工具中心点(TCP)值使得工具中心点(TCP)到所述固定点的距离的平方和最小(理想地为零)。按照四点法要求，为了识别工业机器人20一部件与工具21之间的空间关系，工业机器人20需要进行工具21与交叉束传感器1之间的相对移动，使得工具21的工具中心点能够接近交叉束传感器1的交叉点R。

为了在情境A下将TCP引导到交叉点R，后文描述根据本发明实施例的用于标定工业机器人系统的工具中心点的方法。在步骤(a)中，工业机器人20握住工具21，使工具21的第一部件21a和交叉束传感器1在方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第一部件21a分别阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b。特别地，在第一束14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束14a发生阻断的第一信号，在第二束14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束14b发生阻断的第二信号；平移移动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向，并且工具21的第一部件21a在两条束限定的平面阻断第一束14a和第二束14b。

步骤(b),在工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b期间，记录工业机器人20的第一位姿和第二位姿。特别地，在第一束14a阻断后，其记录工业机器人20的第一位姿，可以根据各种坐标系从第一位姿计算工业机器人20的任何部件的坐标，例如表示工业机器人腕部200相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标TCP0；在工具21的第一部件21a阻断第二束14b后，也记录工业机器人20的第二位姿。给定工业机器人20的第一位姿和第二位姿、第一束的方向D₁、以及第二束的方向D₂，可以解出工具21的第一部件21a与交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的相交点R相交时工业机器人20的位姿。可以相对于机器人基座标系/世界坐标系表示第一束的方向D₁和第二束的方向D₂。特别地，工业机器人20的所述位姿是表示工业机器人腕部200相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标TCP0，并且被标示为TCP0₁。

在步骤(c)中，工业机器人20握住工具21，并且使工具21的第二部件21b和交叉束传感器1在与步骤(a)使用的相同方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第二部件21b分别阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b。特别地，在第二束14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束14a发生阻断的第三信号，在第二束14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束14b发生阻断的第四信号；平移移动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向，并且工具21的第一部件21在两条束限定的平面阻断第一束14a和第二束14b。

步骤(d)，在工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b期间，记录工业机器人20的第三位姿和第四位姿。特别地，在第一束14a被阻断后，其记录工业机器人20的第三位姿，可以通过使用已知的工业机器人运动学根据各种坐标系从第三位姿计算工业机器人20的任何部件的坐标，例如表示工业机器人腕部相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标；在工具21的第二部件21b阻断第二束21b后，也记录工业机器人20的第四位姿。给定工业机器人20的第三位姿和第四位姿、第一束的方向D₁、和第二束的方向D₂，能够解出工具21第二部件21b与交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的相交点R相交时工业机器人20的位姿。可以相对于机器人基座标系/世界坐标系表示第一束的方向D₁和第二束的方向D₂。特别地，工业机器人20的这个所述位姿是表示工业机器人腕部200相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标TCP0，并且被标示为TCP0₂。

步骤(e)，计算工具方向Ω，如下：

工具21的方向Ω由第一部件21a和第二部件21b限定，其中，工具21的第一部件21a和第二部件21b被分别布置在工具21的线性部分，工具21被附接在工业机器人20的腕部200。给定握住工具21的工业机器人20的相对运动，并且交叉束传感器1是平移的且在之前的步骤(a)和步骤(c)保持相同的方向，根据平行原理，工具21的方向Ω与两个TCP0位置(TCP0₁和TCP0₂)所形成的方向相同。因此，工具方向可以计算如下：

Ω＝(TCP0₂-TCP0₁)/|TCP0₂-TCP0₁|

工具方向Ω可以相对于工业机器人腕部坐标系来表示。

在步骤(f)中，工业机器人20握住工具21，使工具21和交叉束传感器1相对移动，使得工具21的工具中心点(TCP)以方向Ω以及工业机器人20的所述TCP0₁或TCP0₂的位置阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R。例如，在步骤(f)中相对于机器人基座标系/世界坐标系，工业机器人20采用所述TCP0₁或TCP0₂的位姿握住工具21，使工具21和交叉束传感器1以步骤(a)中所使用的方向Ο并且在所述工具方向Ω方向上以相对平移移动，使得所述工具21的工具中心点阻断交叉束传感器1的交叉点R。特别地，当所述工具21的所述TCP是所述工具21的尖端时，所述第一信号和所述第二信号这二者的开/关状态变化指示了所述工具21的所述TCP是否正阻断交叉束传感器1的交叉点R。

图3示出根据本发明实施例的使TCP接近交叉束传感器的交叉点。如图3所示，在交叉束传感器1的交叉点R的位置未知时，工业机器人可以引导所述工具21的TCP接近交叉束传感器1的交叉点R。

作为对所描述的涉及图2A和图3的方法的替换方案，后文描述用于标定工业机器人系统的工具的工具中心点的方法。

在步骤(a)中，工业机器人20使工具21的第一部件21a和交叉束传感器1在方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第一束14a、从阻断点沿着第一束的方向D₁移动、并且在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束14b。特别地，工业机器人20握住工具21，并且使工具21相对于交叉束传感器1移动。在第一束14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束14a发生阻断的第一信号。平移运动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向。

在步骤(b)中，工业机器人系统2记录工业机器人20的第二位姿，在第二位姿，工具21的第一部件21a在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束14b。特别地，在第二束14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束14b发生阻断的第二信号。在工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第二束14b期间，工业机器人系统2记录工业机器人20的第二位姿。在成功完成步骤(a)和步骤(b)后，工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R，工业机器人20的第二位姿变成已知的。

在步骤(c)中，工业机器人20使工具21的第二部件21b和交叉束传感器1在方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第一束/第二束14a/14b、从阻断点沿着第一束/第二束的方向D₁/D₂移动、并且在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束/第一束14b/14a。特别地，工业机器人20握住工具21，使工具21相对于交叉束传感器1移动。在第一束/第二束14a/14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束/第二束14a/14b发生阻断的第三信号。平移运动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向。

在步骤(d)中，工业机器人系统2记录工业机器人20的第四位姿，在第四位姿，工具21的第二部件21b在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束/第一束14b/14a。特别地，在第二束/第一束14b/14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束/第一束14b/14a发生阻断的第四信号。在工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第二束/第一束14b/14a期间，工业机器人系统2记录工业机器人20的第四位姿。在成功完成步骤(c)和步骤(d)后，工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R，并且工业机器人20的第四位姿变成已知的。

步骤(e)，考虑工业机器人20的第二位姿和第四位姿来计算工具方向Ω。特别地，由工业机器人20握住的工具21与交叉束传感器1的相对运动是平移的且在之前的步骤中保持相同的方向，根据平行原理，当第一部件21a和第二部件21b分别与相交点R相交时，第一部件21a和第二部件21b限定的工具方向与两个TCP0位置(TCP0₁和TCP0₂)限定的方向相同，其中，工具21的第一部件21a和第二部件21b被分别布置在工具的线性部分。因此，工具方向可以计算如下：

Ω＝(TCP0₂-TCP0₁)/|TCP0₂-TCP0₁|

其中，TCP0₁是步骤(b)中记录的工业机器人20的第二位姿。特别地，如上文提到的，可以对应于工业机器人20的位姿来计算工业机器人腕部的坐标。

TCP0₂是步骤(d)中记录的工业机器人20的第四位姿。特别地，如上文提到的，可以对应于工业机器人20的位姿来计算工业机器人腕部的坐标。

步骤(f)，工业机器人20使工具21和交叉束传感器21相对移动，使得工具21的工具中心点以工具方向Ω以及工业机器人20的第二位姿或第四位姿阻断交叉束传感器1的交叉点R。

可以相对于机器人基座标系/世界坐标系预定第一束的方向D₁和第二束的方向D₂。

如四点法原理所要求的，为了得到TCP位置，需要考虑工业机器人20相同部件的四组坐标，其中，TCP以四个不同的方向Ο1、Ο2、Ο3和Ο4与交叉束传感器1的交叉点R相交。

图4示出工具在四个不同的方向接近交叉束传感器的交叉点。如图4所示，四点法标定方法包含四轮。特别地，关于第一轮，执行步骤(a)至步骤(f)，其中，工具21采用相对于交叉束传感器1的四个不同的方向Ο1、Ο2、Ο3和Ο4中的第一方向Ο1。当TCP与交叉束传感器1的交叉点R相交时，记录工业机器人20的第五位姿，从第五位姿可以计算工业机器人腕部的坐标和工具方向(如上文提到的)。关于第二轮至第四轮中的每一轮，其中，工具21分别采用四个不同的方向Ο1、Ο2、Ο3和Ο4中的第二方向Ο2、第三方向Ο3和第四方向Ο4，重复步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)、步骤(d)和步骤(f)，所述工具姿态Ω复用第一轮的结果。与第一轮相似地，在工具21的工具中心点阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R期间，分别记录工业机器人20的第六位姿、第七位姿和第八位姿。通过重新使用工具定向的值，有助于减少计算量。四轮计算的输出包括工业机器人20的第五位姿、第六位姿、第七位姿和第八位姿，考虑到他们可以通过四点法标定计算工具21的工具中心点的位置。

情境B

如图2B所示，工具21固定安装在工业机器人工作站中，交叉束传感器1由工业机器人20握住(例如，交叉束传感器1附接到工业机器人的腕部)。因此，更具体地，对于情境B，工具标定是识别工具21相对于工业机器人基坐标系/世界坐标系的中静止点的相对姿态。

按照四点法标定的要求，特别地，考虑对工业机器人20的一部件与工具21之间的空间关系的识别，工业机器人20需要进行工具21与交叉束传感器1之间的相对移动，使得工具21的工具中心点可以接近交叉束传感器1的交叉点R。

为了在情境B下将TCP引导到交叉点R，后文描述根据本发明实施例的用于标定工业机器人系统的工具中心点的方法。在步骤(a)中，工业机器人20握住交叉束传感器1，并且使工具21的第一部件21a和交叉束传感器1在方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第一部件21a分别阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b。特别地，在第一束14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束14a发生阻断的第一信号，在第二束14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束14b发生阻断的第二信号；平移移动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向，以及工具21的第一部件21a在两条束限定的平面阻断第一束14a和第二束14b。

步骤(b)，在工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b期间，记录工业机器人20的第一位姿和第二位姿。特别地，在第一束14a被阻断后，其记录工业机器人20的第一位姿，根据各种坐标系从第一位姿可以计算工业机器人20的任何部件的坐标，例如表示工业机器人腕部关于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标；在工具21的第一部件21a阻断第二束14b后，也记录工业机器人20的第二位姿。给定工业机器人20的第一位姿和第二位姿、第一束的方向D₁和第二束的方向D₂，可以计算工具21的第一部件21a与交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的相交点R相交时工业机器人20的位姿。第一束的方向D₁和第二束的方向D₂可以预先给定，并且可以相对于机器人腕部坐标系来表示。特别地，工业机器人20的这个所述位姿是表示工业机器人腕部200相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标TCP0，并且被标示为TCP0₁。在步骤(c)中，工业机器人20握住交叉束传感器1，并且使工具21的第二部件21b和交叉束传感器1在与步骤(a)使用的相同的方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第二部件21b分别阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b。特别地，在第一束14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束14a发生阻断的第三信号，在第二束14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束14b发生阻断的第四信号；平移运动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向，以及工具21的第一部件21a在两条束限定的平面阻断第一束14a和第二束14b。

步骤(d)，在工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b期间，记录工业机器人20的第三位姿和第四位姿。特别地，在第一束14a被阻断后，其记录工业机器人20的第三位姿，通过使用已知的工业机器人运动学可以根据各种坐标系从第三位姿计算工业机器人20的任何部件的坐标，例如表示工业机器人腕部相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的坐标；在工具21的第二部件21b阻断第二束14b后，也记录工业机器人20的第四位姿。给定工业机器人20的第三位姿和第四位姿、第一束的方向D₁和第二束的方向D₂，可以计算工具21的第二部件21b与交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的相交点R相交时工业机器人20的位姿。可以相对于机器人腕部坐标系来表示第一束的方向D₁和第二束的方向D₂。特别地，工业机器人20的这个所述位姿是表示工业机器人腕部200相对于工业机器人基座标系/世界坐标系的位置的坐标TCP0，并且被标示为TCP0₂。

步骤(e)，计算工具方向Ω。

根据平行原理，当第一部件21a和第二部件21b分别与相交点R相交时，第一部件21a和第二部件21b限定的工具方向与两个TCP0₁和TCP0₂位置限定的方向相同，其中，工具21的第一部件21a和第二部件21b被分别布置在工具的线性部分。因此，工具方向可以计算如下：

工具21的方向Ω由第一部件21a和第二部件21b限定，其中，工具21的第一部件21a和第二部件21b被分别布置在工具21的线性部分，工具21固定在工业机器人工作站中。给定握住工具21的工业机器人20的相对运动，并且交叉束传感器1是平移的且在之前的步骤(a)和步骤(c)中保持相同的方向，根据平行原理，工具21的方向Ω与两个TCP0位置(TCP0₁和TCP0₂)限定的方向相同。因此，工具方向可以计算如下：

Ω＝(TCP0₂-TCP0₁)/|TCP0₂-TCP0₁|

可以相对于工业机器人基座标系/世界坐标系表示工具方向Ω。

在步骤(f)中，考虑工具方向Ω以及工业机器人20的所述TCP0₁或TCP0₂的位姿，工业机器人20握住交叉束传感器1，并且使工具21和交叉束传感器1相对移动，使得工具21的工具中心点(TCP)阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R。在步骤(f)中，相对于机器人基座标系/世界坐标系，工业机器人20采用所述TCP0₁或TCP0₂的位姿握住交叉束传感器1，并且使工具21和交叉束传感器1以步骤(a)中所使用的方向Ο并且在所述工具姿态Ω方向上以相对平移移动，使得所述工具21的工具中心点阻断交叉束传感器1的交叉点R。特别地，当所述工具21的所述TCP是所述工具21的尖端时，所述第一信号和所述第二信号这二者的开/关状态变化指示了所述工具21的所述TCP是否正在阻断交叉束传感器1的交叉点R。

因此，在工具的工具中心点(TCP)位置未知时，工业机器人可以引导交叉束传感器接近工具的TCP。

作为对所描述的涉及图2B的方法的替代方案，后文描述用于标定工业机器人系统的工具的工具中心点的方法。

在步骤(a)中，工业机器人20使工具21的第一部件21a和交叉束传感器1在方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第一束14a、从阻断点沿着第一束的方向D₁移动、并且在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束14b。特别地，工业机器人20握住交叉束传感器1，并且使交叉束传感器1相对于工具21移动。在第一束14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第一束14a发生阻断的第一信号。平移运动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向。

在步骤(b)中，工业机器人系统2记录工业机器人20的第二位姿，在第二位姿，工具21的第一部件21a在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束14b。特别地，在第二束14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人系统2发送表示第二束14b发生阻断的第二信号。在工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第二束14b期间，工业机器人系统2记录工业机器人20的第二位姿。在成功完成步骤(a)和步骤(b)后，工具21的第一部件21a阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R，并且工业机器人20的第二位姿变成已知的。

在步骤(c)中，工业机器人20使工具21的第二部件21b和交叉束传感器1在方向Ο以相对平移移动，使得工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第一束/第二束14a/14b、从阻断点沿着第一束/第二束的方向D₁/D₂移动、并且在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束/第一束14b/14a。特别地，工业机器人20握住交叉束传感器1，并且使交叉束传感器1相对于工具21移动。在第一束/第二束14a/14b被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人20发送表示第一束/第二束14a/14b发生阻断的第三信号。平移运动的特性致使工具21在其相对于交叉束传感器1移动时保持相同的方向。

在步骤(d)中，工业机器人系统2记录工业机器人20的第四位姿，在第四位姿，工具21的第二部件21b在交叉束传感器1的交叉点R阻断交叉束传感器1的第二束/第一束14b/14a。特别地，在第二束/第一束14b/14a被阻断后，交叉束传感器1向工业机器人20发送表示第二束/第一束14b/14a发生阻断的第四信号。在工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第二束/第一束14b/14a期间，工业机器人系统2记录工业机器人20的第四位姿。在成功完成步骤(c)和步骤(d)后，工具21的第二部件21b阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R，并且工业机器人20的第四位姿变成已知的。

步骤(e)，考虑工业机器人20的第二位姿和第四位姿来计算工具方向Ω。特别地，工业机器人20所握住的工具21与交叉束传感器1的相对运动是平移的且在之前的步骤中保持相同的方向，根据平行原理，当第一部件21a和第二部件21b分别与相交点R相交时，第一部件21a和第二部件21b限定的工具方向与两个TCP0位置(TCP0₁和TCP0₂)限定的方向相同，其中，工具21的第一部件2a和第二部件21b被分别布置在工具的线性部分。因此，工具方向可以计算如下：

Ω＝(TCP0₂-TCP0₁)/|TCP0₂-TCP0₁|

其中，TCP0₁是步骤(b)中记录的工业机器人20的第二位姿。特别地，如上文提到的，可以对应于工业机器人20的位姿计算工业机器人腕部的坐标。

TCP0₂是步骤(d)中记录的工业机器人20的第四位姿。特别地，如上文提到的，可以对应于工业机器人20的位姿计算工业机器人腕部的坐标。

步骤(f)，工业机器人20使工具21和交叉束传感器21相对移动，使得工具21的工具中心点由于工具方向Ω以及工业机器人20的第二位姿或第四位姿阻断交叉束传感器1的交叉点R。

如四点法原理所要求的，为了得到TCP方位位置，需要考虑工业机器人20的相同部件的四组坐标，其中，TCP以四个不同的方向Ο1、Ο2、Ο3和Ο4与交叉束传感器1的交叉点R相交。

四点法标定方法包含四轮。特别地，关于第一轮，执行步骤(a)至步骤(f)，其中，工具21采用关于交叉束传感器1的四个不同的方向Ο1、Ο2、Ο3和Ο4中的第一方向Ο1。当TCP与交叉束传感器1的交叉点R相交时，记录工业机器人20的第五位姿，从第五位姿可以计算工业机器人腕部的坐标和工具方向(如上文提到的)。关于第二轮至第四轮中的每一轮，其中，工具21分别采用四个不同的方向Ο1、Ο2、Ο3和Ο4中的第二方向Ο2、第三方向Ο3和第四方向Ο4，重复步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)、步骤(d)和步骤(f)；所述工具姿态Ω复用第一轮的结果。与第一轮相似地，在工具21的工具中心点阻断交叉束传感器1的第一束14a和第二束14b的交叉点R期间，分别记录工业机器人20的第六位姿、第七位姿和第八位姿。通过重新使用工具定向的值，有助于减少计算量。四轮计算的输出具有工业机器人20的第五姿势、第六姿势、第七姿势和第八姿势，考虑到他们通过应用四点原则计算工具21的工具中心点的方位。

根据本发明实施例，通过将阻断束的瞬间的第一位姿、第二位姿、第三位姿和第四位姿中的一个的位姿以及随后释放束时相应一个的位姿进行平均，确定工业机器人20的第一位姿、第二位姿、第三位姿和第四位姿的每一个。作为替换，通过将从一侧阻断束的瞬间的第一位姿、第二位姿、第三位姿和第四位姿中的一个的位姿以及从相反的一侧阻断束的瞬间的分别的一个的位姿进行平均，确定工业机器人20的第一位姿、第二位姿、第三位姿和第四位姿的每一个。作为替换，通过将从一侧释放束的瞬间的分别的一个的位姿以及从相反的一侧释放束的瞬间的分别的一个的位姿进行平均，确定工业机器人20的第一位姿、第二位姿、第三位姿和第四位姿的每一个。

根据本发明实施例，工具21是线性位移传感器。作为替换，工具21是安装在工业机器人系统2外周上的线性形状的固定装置。

虽然已基于一些优选的实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解这些实施例绝不应限制本发明的范围。在不背离本发明精神和理念的情况下，实施例的任何变化和修改应在本领域具有普通知识和技能的人员的理解能力内，因此落入所附权利要求限定的本发明的范围。