(19)中华人民共和国国家知识产权局
热熔胶网膜
连体滑雪服(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010252336.2
(22)申请日 2020.04.01
地址 523000 广东省东莞市大朗镇沙步村
沙富路83号
(72)发明人 尹荣造 田坤淼 杨医华
(51)Int.Cl.
B25J 19/00(2006.01)
(54)发明名称工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法(57)摘要本发明涉及机器人测量坐标及坐标系转换技术领域，尤其为一种工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，包括如下：选取测试点位：根据机器人的工作空间，选取P1-P5五个点，P2-P5按顺时针方向构成的矩形斜平面能最大程度的占据机器人的工作空间，P1在P2-P5所围成矩形的区域的中心位置；使用机器人控制器驱动机器人末端依次经过P1-P5，用测量仪记录下P1-P5的空间坐标，同时记录对应的机器人示教器上的坐标；构建对应点集在测量仪坐标系向机器人坐标系的转换关系；分析系统误差；使用者可根据条件选择测量仪，开发相应的计算程序实现数据的处理。本发明，可用于构建同一物 体在不同坐标系下向某一指定坐标系的转换。权利要求书3页 说明书6页 附图1页CN 111409108 A 2020.07.14
C N 111409108
A
发泄壶1.一种工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、选取测试点位：根据机器人的工作空间，选取P1、P2、P3、P4、P5五个点，P2-P5按顺时针方向构成的矩形斜平面能最大程度的占据机器人的工作空间，P1在P2-P5所围成矩形的区域的中心位置；
步骤2、使用机器人控制器驱动机器人末端依次经过P1-P5，用测量仪记录下P1-P5的空间坐标，同时记录对应的机器人示教器上的坐标；
步骤3、构建对应点集在测量仪坐标系向机器人坐标系的转换关系；
步骤4、分析系统误差；使用者可根据条件选择测量仪，通过开发计算程序实现数据的处理。
2.根据权利要求1所述的工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，坐标系转换方法包括：
测量仪测得的点：机器人指令点：双生筷
空间几何变换关系为:P r＝RP t+T，R为旋转矩阵，T为平移矩阵。
3.根据权利要求2所述的工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，坐标系转换方法包括：
最小二乘法
矩阵乘积的展开形式：
点集的矩阵表达形式为：
简写形式：A＝TB
通过现性代数运算可得变换矩阵：T＝AB T(BB T)-1，
变换阵T为任意点在跟踪仪坐标系下的坐标向机器人坐标系下是转换，当n≥4时既可求出T阵，旋转矩阵R为变换阵T前三阶子矩阵，T阵第四列的前3行构成x、y、z方向的平移向量；
机器人末端指令坐标点集为：
指令对应点在测量仪下测得的点构成的点集：
4.根据权利要求2所述的工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，采用SVD法：
(1)分别计算点集P r、P t的重心，即点集包含的全部点的坐标的平均值，分别为：
(2)将两个点集的重心对齐重合，分别计算各点集相对重心的相对坐标构成新的点集：
记：为：
记：为：
(3)由点集构造协矩阵对协矩阵进行SVD分解：
(4)旋转矩阵即为R3×3＝VU T，平移矩阵为T3×1＝μr-Rμt，
当n≥3时既可求出R矩阵，R的各列为长度为3的单位向量，且两两相互垂直。
5.根据权利要求2所述的工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，采用单
位四元数法：
(1)分别计算点集P r、P t的重心，即点集包含的全部点的坐标的平均值，分别为：
(2)将两个点集的重心对齐重合，分别计算各点集相对重心的相对坐标构成新的点集：
记：为：
柳编水果篮
记：为：
(3)由点集构造协方差矩阵
(4)基于协方差矩阵构造四元数变换阵：
式中：tr(Σ3×3)1×1为协方差矩阵Σ3×3的迹，Δ3×3＝(M23,M31,M12)T，
I3为3×3的单位阵；
(5)求矩阵Q(Σ3×3)4×4的特征值和特征向量，取最大特征值对应的特征向量即为最佳旋转向量对应的四元数q＝[q0,q1,q2,q3]4×1；
(6)旋转矩阵：
平移矩阵：T3×1＝μr-Rμt
当n≥3时既可求出R矩阵，R的各列为长度为3的单位向量，且两两相互垂直。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，分析系统误差包括：
可获得跟踪仪向机器人坐标系的旋转矩阵R3×3，平移向量T3×1
则系统误差为：
ΔP3×n＝P r-R3×3×P t
记测量误差为：E t
综合误差为：
7.根据权利要求1所述的工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，其特征在于，测量时需要确保机器人在遍历各点时处于停稳的状态。鼓膜式板框压滤机
工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法
技术领域
[0001]本发明涉及机器人测量坐标及坐标系转换技术领域，具体为一种工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法。
背景技术
[0002]工业机器人因同时具备通用性、高柔性、高精度等诸多特点，在全球制造业智能化趋势的推动下蓬勃发展。目前，工业机器人大多采用开环控制，为保证机器人的末端精度，在出厂前或使用一段时间后需要进行校准和标定。机器人的空间精度测量需要借助精密的三维空间测量仪器，测量仪得到的坐标信息基于系统自身的坐标系，构建三维空间测量仪坐标系与机器人坐标系的转换关系是进行机器人测量和校准的基础。专门用于机器人的测量系统价使用和维护成本高昂，且测量的机理均不清楚。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005]一种工业机器人测量坐标系与机器人的指令坐标系转换方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1、选取测试点位：根据机器人的工作空间，选取P1、P2、P3、P4、P5五个点，P2-P5按顺时针方向构成的矩形斜平面能最大程度的占据机器人的工作空间，P1在P2-P5所围成矩形的区域的中心位置；
[0007]步骤2、使用机器人控制器驱动机器人末端依次经过P1-P5，用测量仪记录下P1-P5的空间坐标，同时记录对应的机器人示教器上的坐标；
[0008]步骤3、构建对应点集在测量仪坐标系向机器人坐标系的转换关系；
[0009]步骤4、分析系统误差；使用者可根据条件选择测量仪，通过开发计算程序实现数据的处理。
[0010]进一步的，坐标系转换方法包括：
[0011]任意点P i 坐标的矩阵表达：
[0012]测量仪测得的点：机器人指令点：[0013]
空间几何变换关系为:P r ＝RP t +T，R为旋转矩阵，T为平移矩阵。[0014]
进一步的，坐标系转换方法包括：[0015]最小二乘法
[0016]矩阵乘积的展开形式：
说 明 书1/6页CN 111409108 A
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