常規(guī)的EOAT機(jī)器人工具中心點(diǎn)方法都為標(biāo)定末端尖點(diǎn)，依靠機(jī)器人在多個(gè)不同姿態(tài)時(shí)，使得末端尖點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)空間一固定的尖點(diǎn)來(lái)標(biāo)定。如焊接機(jī)器人的末端焊絲、噴槍、或其他工具點(diǎn)為尖點(diǎn)末端的工具。

而對(duì)于末端工具為夾具的機(jī)器人，目前則沒(méi)有有效的手段去標(biāo)定夾具的工具中心。依靠純機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)去預(yù)估的中心又受到了加工、安裝等的影響，不準(zhǔn)確，且?jiàn)A具必須在抓取工件時(shí)對(duì)抓取物有二次定位功能。

在機(jī)器人智能化碼垛應(yīng)用中，傳統(tǒng)的示教放置點(diǎn)已不再適用，Z終工件放置位置依靠上位機(jī)計(jì)算生成。但僅確定在世界坐標(biāo)系下工件的放置位置，并不能直接計(jì)算出機(jī)器人的放置姿態(tài)，完成此過(guò)程需要得到抓取工件后，工件的工具中心點(diǎn)位姿。同樣，通過(guò)離線(xiàn)編程導(dǎo)出機(jī)器人軌跡同樣需要計(jì)算得到工具中心點(diǎn)位姿。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中夾具夾取工件后，難以計(jì)算工具中心點(diǎn)的問(wèn)題，而提供一種減少標(biāo)定難度，標(biāo)定中采集抓取工件姿態(tài)時(shí)，不需指定必須準(zhǔn)確選取工件上某一抓取位置，抓取位置標(biāo)定后，只需要后續(xù)工作時(shí)保持夾爪與工件相對(duì)抓取位置與標(biāo)定時(shí)一致即可的機(jī)器人末端夾具的工具中心點(diǎn)(tcp)位姿計(jì)算方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種求出工件夾持后在工作空間坐標(biāo)系中按指定位置姿態(tài)放置工件時(shí)，利用該方法求出的夾具工具中心點(diǎn)位姿計(jì)算機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位姿的計(jì)算方法，用于后續(xù)機(jī)器人的智能碼垛及離線(xiàn)編程等應(yīng)用。本發(fā)明的再一目的是提供一種適用于各類(lèi)夾具及工件，具有較好兼容性的機(jī)器人末端夾具的工具中心點(diǎn)(tcp)位姿計(jì)算方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是所述機(jī)器人末端夾具的工具中心點(diǎn)(tcp)位姿計(jì)算方法，包括以下步驟：

⑴標(biāo)定輔助尖點(diǎn)末端工具中心點(diǎn)：安裝輔助尖點(diǎn)，按照四點(diǎn)法，標(biāo)定計(jì)算出機(jī)器人位于法蘭中心的默認(rèn)末端工具中心點(diǎn)到輔助尖點(diǎn)的零點(diǎn)偏移(x_p,y_p,z_p)；

其特殊之處在于，還包括以下步驟：

⑵選取標(biāo)定平面，使用輔助尖點(diǎn)采集標(biāo)定坐標(biāo)系所需位置點(diǎn)：選取一相對(duì)機(jī)器人不會(huì)發(fā)生位置變化的穩(wěn)定平面作為標(biāo)定平面，在其上建立標(biāo)定坐標(biāo)系，分別在標(biāo)定平面上選取坐標(biāo)原點(diǎn)o，y軸正方向上點(diǎn)py,標(biāo)定平面上方任意一點(diǎn)pz，及標(biāo)定平面上任意選取Z少一點(diǎn)pxy1,pxy2……pxyn；

⑶計(jì)算標(biāo)定坐標(biāo)系在機(jī)器人坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)換關(guān)系，步驟⑵中采集到標(biāo)定平面坐標(biāo)原點(diǎn)o，y軸正方向上點(diǎn)py,標(biāo)定平面上方任意一點(diǎn)pz，及標(biāo)定平面上任意點(diǎn)pxy1，pxy2…pxyn，并計(jì)算得到在機(jī)器人坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

⑷取下輔助尖點(diǎn)，工裝夾取工件，以標(biāo)定坐標(biāo)系中工件放置Z小占地面積接近xy軸的原則，根據(jù)該設(shè)定放置到標(biāo)定坐標(biāo)系上，記錄當(dāng)前機(jī)器人坐標(biāo)(x，y，z，a，b，c),同樣可根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算出末端至機(jī)器人基座標(biāo)空間變換矩陣mbase_to_robot；

⑸計(jì)算夾具對(duì)于該種工件的工具中心點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系:計(jì)算工具中心點(diǎn)即為計(jì)算工具到機(jī)器人末端的轉(zhuǎn)換矩陣mbase_to_robot，計(jì)算包含兩個(gè)部分，工件姿態(tài)到末端姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)矩陣rtool_to_base，工具中心點(diǎn)在機(jī)器人末端坐標(biāo)系的位置ptool_to_base，

⑹使用計(jì)算出的夾具對(duì)于該種工件的工具中心點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系：后續(xù)機(jī)器人的智能碼垛及離線(xiàn)編程的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)器人姿態(tài)時(shí)即可使用計(jì)算出的工具中心到機(jī)器人末端的轉(zhuǎn)換矩陣mtool_to_base。

作為優(yōu)選：所述步驟⑵進(jìn)一步包括：

(2.1)示教機(jī)器人使其輔助尖點(diǎn)位于所述位置點(diǎn)上，記錄機(jī)器人坐標(biāo)(x，y，z，a，b，c)；

(2.2)計(jì)算標(biāo)定坐標(biāo)系需要得到輔助尖點(diǎn)在所述各位置點(diǎn)各點(diǎn)時(shí)，處于機(jī)器人坐標(biāo)系下位置，由于該記錄的機(jī)器人坐標(biāo)值為默認(rèn)工具中心點(diǎn)的位置，需進(jìn)行轉(zhuǎn)換以得到輔助尖點(diǎn)的位置：求輔助尖點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系下的位置ptool_to_base，需滿(mǎn)足兩個(gè)計(jì)算條件，輔助尖點(diǎn)至末端空間變換矩陣mtool_to_base,末端至機(jī)器人基座標(biāo)空間變換矩陣mbase_to_robot；

對(duì)輔助尖點(diǎn)至末端空間變換矩陣mtool_to_base，由于對(duì)末端姿態(tài)不關(guān)心，僅關(guān)心末端位置點(diǎn)，所以旋轉(zhuǎn)矩陣rtool_to_base為單位矩陣，平移矩陣ttool_to_base為步驟1中得到的零點(diǎn)偏移(xp,yp,zp)

對(duì)于機(jī)器人末端至機(jī)器人基座標(biāo)空間變化矩陣mbase_to_robot，則根據(jù)讀取的機(jī)器人坐標(biāo)(x，y，z，a，b，c)計(jì)算得出；

旋轉(zhuǎn)矩陣rtool_to_base由歐拉角(a，b，c)根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)的歐拉角計(jì)算類(lèi)型計(jì)算得出，平移矩陣tbase_to_robot即為(x，y，z，1)。

作為優(yōu)選：所述步驟⑶進(jìn)一步包括：

(3.1)取點(diǎn)o、py、pxy1…pxy2坐標(biāo)，代入空間平面方程ax+by+cz+d＝0，得到四元一次超定方程組；解超定方程得到車(chē)蓋平面方程系數(shù)a、b、c、d，(a,b,c)即為平面的的法向量，取法向量朝向與點(diǎn)pz的方向，作為標(biāo)定平面z軸方向向量；

(3.2)以點(diǎn)o到點(diǎn)py方向作為y軸方向向量；然后以o為標(biāo)定坐標(biāo)系原點(diǎn)，根據(jù)右手系方向原理，以z軸方向向量及y軸方向向量求出x軸方向，構(gòu)建標(biāo)定坐標(biāo)系；得到標(biāo)定坐標(biāo)系至基座標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣mcali_to_robot；旋轉(zhuǎn)矩陣rcali_to_robot由3個(gè)軸方向向量構(gòu)成，平移矩陣tcali_to_robot由o點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成；