一种工业机器人工具参数自动设定方法与流程

技术特征：

1.一种工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以机器人固定工具的法兰位置为坐标原点建立空间直角坐标系，包括X轴、Y轴、Z轴，将工具安装在工业机器人上，在地面上设置一个固定的尖端；

(2)将工业机器人上的工具的尖端瞄准固定在地面上的尖端，改变瞄准姿势至少四次，分别记录每次瞄准姿势的动作作为示教点，选择四个示教点，进行如下计算：

设工具长度为l，工具中心点的坐标为(x,y,z)，固定在地面的尖端的坐标为(X₀，Y₀，Z₀)，四个示教点的坐标分别为(n_x,n_y,n_z)、(o_x,o_y,o_z)、(a_x,a_y,a_z)、(e_x,e_y,e_z)，建立如下一个变换矩阵T：

$T=\left[\begin{array}{cccc}{n}_x& o_x& a_x& e_x\\ n_y& o_y& a_y& e_y\\ n_z& o_z& a_z& e_z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

是三维的列向量，其中，是相互正交的单位向量，为机器人实际坐标点，可以列出如下方程：

$T_i\·\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\\ 1\end{array}\right],i=1,2,3,4$

利用其中的4个示教点可以列出4个方程组成方程组，然后其中两式相减可以得出如下方程：

$(H_2-H_1)\·\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{e}_{x1}-e_{x2}\\ e_{y1}-e_{y2}\\ e_{z1}-e_{z2}\end{array}\right]$

式中H_i(i＝1,2,3,4)表示实际位置的旋转矩阵；

其余方程进行相减，可以得出以下方程：

$\left[\begin{array}{c}{H}_2-H_1\\ H_3-H_1\\ H_4-H_1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{e}_{x1}-e_{x2}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ e_{z1}-e_{z4}\end{array}\right]$

采用线性最小二乘法的算法来对(x,y,z)进行计算得：

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]=\frac{{\left[\begin{array}{c}{H}_2-H_1\\ H_3-H_1\\ H_4-H_1\end{array}\right]}^T\·\left[\begin{array}{c}{e}_{x1}-e_{x2}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ e_{z1}-e_{z4}\end{array}\right]}{{\left[\begin{array}{c}{H}_2-H_1\\ H_3-H_1\\ H_4-H_1\end{array}\right]}^T\·\left[\begin{array}{c}{H}_2-H_1\\ H_3-H_1\\ H_4-H_1\end{array}\right]}$

再根据下式求出工具的长度l：

$l=\sqrt{x^2+y^2+z^2}.$

2.根据权利要求1所述的工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，重复步骤(2)记录多个不同的示教点并求工具长度，计算工具长度的平均值以减少误差。

3.根据权利要求1或2所述的工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，还包括：编写机器人示教程序，依次对机器人每个轴进行旋转动作，读取各轴对应伺服驱动器的转矩值，根据转矩利用贝叶斯法则计算出工具的重心及重量。

4.根据权利要求1或2所述的工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，还包括：分别选择X轴、Y轴、Z轴，编写程序使机器人沿着所选轴动作，测试工具惯性矩沿所选轴的分量；读取各轴对应伺服驱动器的转矩，根据各轴对应的伺服驱动器的转矩，通过贝叶斯法则计算出需要调整的工具惯性矩分量并进行调整。

5.根据权利要求1或2所述的工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，工业机器人是六轴机器人。

6.根据权利要求1或2所述的工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，所述步骤(2)中瞄准姿势改变的幅度至少大于15度。

7.根据权利要求4所述的工业机器人工具参数自动设定方法，其特征在于，机器人沿着所选轴进行动作时，每次只沿一个轴进行动作。