本技术介绍了一种机器人系统精密手眼标定技术。该技术涉及规划多个随机机器人位姿,并在机器人运行过程中,利用激光跟踪仪测量靶球点坐标值,构建末端执行器的精确位置信息,以实现高精度的手眼标定。
背景技术
机器人测量操作加工一体化技术,在航空、航天、高铁、风电等行业的大型复杂构件的加工与装配领域具有广泛的应用前景。与传统制造业相比,尤其在大飞机的零部件制造装配过程中,对机器人测量操作加工提出了更高的精度要求。以大飞机小型连接件制孔为例,飞机上用于线缆、管路、隔音棉等系统件安装定位的支架有成千上万个,与支架所连接的长桁、钣金框、角片、横梁等类型繁多,零件上连接孔位目前仍依赖于手工测量,划线定位,工作量繁重、人工划线效率低,急需进行自动化、柔性化的提升。
近年来,机器人以其高度柔性化和低成本等优势在飞机数字化测量操作加工领域引起了大量关注。将视觉特征识别与定位、精度补偿等技术应用于航空制孔机器人,能有效提高制孔系统的自动化、柔性化,但是机器人自身的结构因素导致它的加工精度不高。
在专利CN 107443377 A中,公布了一种传感器-机器人坐标系转换方法及机器人手眼标定方法。其中机器人运动是基于机器人基坐标系的,而激光线扫描传感器获取图片的位姿信息是相对于传感器坐标系的,为了保证机器人能准确无误地移动到激光线扫描传感器识别到的工件位姿,需要求出传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系,即从传感器坐标系到机器人基坐标系的转换矩阵。该方法给出了传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系,但是在如何提高手眼标定精度方面没有更详细的说明。
在专利CN 109623822 A中公布了一种机器人手眼标定方法。利用激光跟踪仪和精心设计的四面体对机器人进行手眼标定,避免手眼标定受工业机器人参数误差的影响,测量精度更高,标定结果准确可靠。该方法利用了安装在机器人的激光扫描仪实现,需要专门配备标定工装,因此并不适用于桌面级机器人装配应用场景。
在专利CN112223285A中公开了一种基于组合测量的机器人手眼标定方法,包括利用标志点、棋盘格标定板和C-Track光学动态跟踪系统搭建手眼标定试验平台,作为中间测量系统;计算坐标系的矩阵变换关系;根据闭环坐标系矩阵变换关系,求解相机坐标系和机器人法兰盘坐标系的矩阵变换关系,即手眼关系矩阵。手眼标定过程中不需要移动机械臂,避免了由于移动机械臂而引入机械臂运动学误差,提高了手眼标定的精度,建立的是闭环坐标系矩阵转换关系,只需测量一次即可求解出手眼关系矩阵,简化了手眼标定流程,提高了手眼标定效率。该方法利用了需要C-Track光学动态跟踪系统,并且需要使用专用或改造的标志点、棋盘格标定板,适用场景范围较小。
因此提供一种机器人系统高精度手眼标定方法对后续的机器人加工/装配精度具有重要的意义。
实现思路