机器人标定模型的建立.doc

【机器人标定模型的建立】 在机器人自动化作业中，确保机器人准确无误地执行任务至关重要。这涉及到对机器人坐标系的精确标定，以便正确理解工具和工件的位置。本篇文档主要阐述了机器人坐标系的分类以及标定模型的建立方法，特别关注于工具坐标系和工件坐标系的标定。 1. 机器人坐标系的分类 - 机器人基准坐标系 {R}: 这是机器人系统的基准，固定在机器人底座上，是所有运动分析的基础。 - 机器人末端坐标系 {E}: 与机器人最后一个关节相连，用于描述机器人手臂末端的位置。 - 工具坐标系{T}: 定义TCP（工具中心点）的位置和姿态，随工具变化而变化。 - 工件坐标系 {U}: 用户自定义的坐标系，用以参照程序中的所有位置。 2. 机器人坐标系标定原理与方法 2.1 工具坐标系标定 工具坐标系的标定主要是确定工具坐标系相对于末端坐标系的位姿参数，即找到转换矩阵 ETT。当更换工具时，必须重新标定工具坐标系，因为它的位置和姿态取决于末端坐标系。标定过程包括确定位置偏移和旋转量。 2.1.1 坐标系表示 坐标系的位置和姿态通过4x4的齐次转换矩阵表示，包含3个单位向量（x, y, z）和1个位置向量（原点到参考坐标系的位置）。通过这种方式，可以全面描述坐标系的相对位置和方向。 2.1.2 确定位置偏移 利用正运动学方程，可以得到末端坐标系{E}相对于基坐标系{R}的转换关系（RTE）和工具坐标系{T}相对于基坐标系{R}的转换关系（RTT）。要找寻ETT，需要将这两者结合。 ABB机器人采用六点法进行工具坐标系标定，通常选取四个不同姿态的数据点形成一个球面，从而计算出工具坐标系相对于末端坐标系的中心位置。 2.2 工件坐标系标定 工件坐标系的标定涉及求解齐次转换矩阵 RUT，这要求确定工件坐标系相对于机器人基坐标系的位置和姿态。通常，这通过测量机器人在不同位置对工件的接触点，然后解析这些数据来完成。 总结来说，机器人标定模型的建立是一个关键步骤，它直接影响机器人在实际工作中的精度和效率。通过对工具坐标系和工件坐标系的准确标定，可以确保机器人能够正确地抓取、装配或操作工件，从而实现预定的自动化任务。标定过程中涉及的数学模型和算法是机器人控制理论的重要组成部分，对于理解和优化机器人系统至关重要。