機器人遠程工具坐標姿態自動定位裝置及其定位方法與流程
2023-10-18 01:27:54 1
本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種機器人遠程工具坐標姿態自動定位裝置及其定位方法。
背景技術：
目前，在一些機器人應用中，用到了遠程工具，比如：打磨，拋光和去毛刺等。如圖1所示，所謂遠程工具就是指工具被固定安裝在地面上而並非安裝在機器人執行端上，然而，如何定位遠程工具的姿態較為麻煩，一般會在工具中心點(Tool Centre Point)位置用4點法測出其位置再對其姿態進行確定，這一過程比較耗時，且工具的定位姿態並不準確。因此，如果找到一種簡單精確的方法去定位工具坐標系的姿態，將會縮短機器人的調試時間，提高生產效率。
技術實現要素：
為了克服上述缺陷，本發明提供了一種解決定位機器人遠程工具坐標系姿態的問題，讓整個過程簡單，且易於操作的機器人遠程工具坐標姿態自動定位裝置及其定位方法。
本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是：一種機器人遠程工具坐標姿態自動定位裝置，包括安裝在機器人法蘭上的第一測試端，以及安裝在遠程工具中心點上的第二測試端，所述第一測試端和 第二測試端通過數據線連接，所述第一測試端由一個陀螺儀傳感器和一個雷射傳感器組成，所述第二測試端為一個陀螺儀傳感器，所述第一測試端和第二測試端通過數據線最終連接機器人終端。
一種機器人遠程工具坐標姿態自動定位方法，包括以下步驟：
第一步，獲取遠程工具中心點的姿態：首先，將第一測試端固定在機器人的法蘭盤上，第二測試端固定在遠程工具的中心點上片刻即可，隨後，機器人自動記錄下該點姿態，通過讀取兩個陀螺儀姿態的差別，經過DSP計算，來獲取遠程工具中心點的姿態，通過一組連接線傳輸遠程工具中心點姿態到機器人終端；
第二步，獲取遠程工具中心點的坐標：移開遠程工具上的第二測試端，用第一測試端上的雷射測距傳感器測量得機器人法蘭盤到遠程工具中心點表面的距離，由於機器人法蘭盤姿態和坐標為已知，通過計算獲得遠程工具中心點的坐標。
作為本發明的進一步改進，所述遠程工具中心點的坐標計算方法如下：
1)姿態：利用陀螺儀所檢測出的兩組歐拉角數值(ZYZ或XYZ)，一組為表示遠程工具中心點姿態的歐拉角，另一組則為表示當前機器人法蘭盤姿態的歐拉角，通過計算其差，從而得到遠程工具相對機器人法蘭盤的姿態。
2)坐標：利用雷射測距傳感器測到遠程工具中心點到機器人法蘭盤的距離，由於當前機器人法蘭盤的坐標已知，所以通過相加就能得到遠程工具中心點的坐標。作為本發明的進一步改進，
本發明的有益效果是：傳統的機器人遠程工具的定位都需要耗費 許多時間和人力，且操作步驟繁複，靠機器人運動來實現，容易造成機器人及裝置損壞，本發明的非接觸式自動定位遠程工具中心點姿態和坐標的裝置，大大節省了人力和時間，實現了遠程工具中心點的坐標和姿態的全自動化定位，解放了勞動力，提高了生產力。
附圖說明
圖1為現有遠程工具在機器人中的應用示意圖；
圖2為本發明的自動定位裝置示意圖；
圖中標示：1-機器人法蘭盤；2-第一測試端；3-第二測試端；4-遠程工具；5-數據線。
具體實施方式
為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用於解釋本發明，並不構成對本發明保護範圍的限定。
圖2示出了本發明一種機器人遠程工具坐標姿態自動定位裝置的一種實施方式，包括安裝在機器人法蘭盤1上的第一測試端2，以及安裝在遠程工具4中心點上的第二測試端3，所述第一測試端1和第二測試端3通過數據線5連接，所述第一測試端2由一個陀螺儀傳感器和一個雷射傳感器組成，所述第二測試端3為一個陀螺儀傳感器，所述第一測試端2和第二測試端3通過數據線最終連接機器人終端。
其機器人遠程工具坐標姿態自動定位方法，包括以下步驟：
第一步，獲取遠程工具中心點的姿態：首先，將第一測試端2固定在機器人的法蘭盤上，第二測試端3固定在遠程工具4的中心點上 片刻即可，隨後，機器人自動記錄下該點姿態，通過讀取兩個陀螺儀姿態的差別，經過DSP計算，來獲取遠程工具4中心點的姿態，通過一組連接線傳輸遠程工具4中心點姿態到機器人終端；
第二步，獲取遠程工具中心點的坐標：移開遠程工具4上的第二測試端3，用第一測試端2上的雷射測距傳感器測量得機器人法蘭盤1到遠程工具4中心點表面的距離，由於機器人法蘭盤1姿態和坐標為已知，通過計算獲得遠程工具4中心點的坐標。
所述遠程工具4中心點的坐標計算方法如下：
1)姿態：利用陀螺儀所檢測出的兩組歐拉角數值(ZYZ或XYZ)，一組為表示遠程工具中4心點姿態的歐拉角，另一組則為表示當前機器人法蘭盤1姿態的歐拉角，通過計算其差，從而得到遠程工具4相對機器人法蘭盤1的姿態。
2)坐標：利用雷射測距傳感器測到遠程工具4中心點到機器人法蘭盤1的距離，由於當前機器人法蘭盤1的坐標已知，所以通過相加就能得到遠程工具4中心點的坐標。