一種求工業(yè)機(jī)器人工具參數(shù)的方法

王仁勝

（安徽埃夫特智能裝備有很公司，安徽 蕪湖 241007）

一種求工業(yè)機(jī)器人工具參數(shù)的方法

王仁勝

（安徽埃夫特智能裝備有很公司，安徽 蕪湖 241007）

本文主要介紹一種在工業(yè)機(jī)器人中通過(guò)示教獲得位置點(diǎn)并自動(dòng)為用戶生成工具參數(shù)值的方法,從原理的角度進(jìn)行剖析.首先示教知道機(jī)器人法蘭末端在世界坐標(biāo)系下的值,之后通過(guò)齊次變換矩陣,通過(guò)算法算出工具參數(shù)的位置值.

機(jī)器人工具參數(shù)；四點(diǎn)法；齊次變換

概述

機(jī)器人在今天的社會(huì)生產(chǎn)中扮演著越來(lái)越多的作用,應(yīng)用在焊接,噴涂,切割不同的行業(yè),但是機(jī)器人針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用工具末端的夾爪設(shè)計(jì)是不一樣,機(jī)器人在出廠時(shí)并不知道法蘭末端上所裝夾爪的具體尺寸,本文介紹一種通過(guò)四點(diǎn)法示教的方法從程序內(nèi)部算出機(jī)器人法蘭中心點(diǎn)到工具TCP中心點(diǎn)的偏移量.本文主要是從原理的角度剖析一種從法蘭中心到TCP點(diǎn)的工具參數(shù)的方法.

一、齊次坐標(biāo)變換

已知一直角坐標(biāo)系中的某點(diǎn)坐標(biāo),則該點(diǎn)在另一直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)可通過(guò)齊次坐標(biāo)變換得到

圖1中 P點(diǎn)在空間A坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值可以表示為空間B坐標(biāo)系在A中的齊次變換矩

乘以在B坐標(biāo)系下的值.齊次坐標(biāo)變換矩陣是一個(gè)四乘四的矩陣.前三列表示B的原點(diǎn)坐標(biāo)三

個(gè)方向在A中的旋轉(zhuǎn)矩陣,后一列則表示B的原點(diǎn)在A中的位置值.有了這個(gè)理論基礎(chǔ)就可以

進(jìn)行工具參數(shù)的方法的設(shè)置（如圖1-2）.

二、示教四點(diǎn)算出圓心

1 首先在工具附近空間選取一個(gè)固定的位置點(diǎn),然后以示教的方式按照不同的姿態(tài)去逼近 該點(diǎn),記錄下此時(shí)四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值.此時(shí)四個(gè)點(diǎn)的值實(shí)際是沒(méi)有帶工具參數(shù)的值,即是法蘭中心點(diǎn)的坐標(biāo)值.如圖2:

組成一個(gè)三元的方程組,可以求出Cx,Cy,Cz的值.

三、求工具參數(shù)值

如圖4根據(jù)齊次變換矩陣的原理

P點(diǎn)在A坐標(biāo)系下的值A(chǔ)P可以分為二步完成.1.首先旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換:B坐標(biāo)系是基于A坐標(biāo)

系繞X/Y/Z方向的旋轉(zhuǎn)矩陣乘以P在B坐標(biāo)系下的值.2.平移變換:加上B坐標(biāo)系原點(diǎn)B0在

圖6 旋轉(zhuǎn)變換值

圖5 復(fù)合變換公式

結(jié)語(yǔ)

本文主要是從原理的角度簡(jiǎn)述了一種通過(guò)四點(diǎn)示教的方法,運(yùn)用MATLAB的仿真通過(guò)算法進(jìn)行求解機(jī)器人工具參數(shù),在基于貝加萊AS軟件平臺(tái)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用.

[1]周建興，等. MATLAB從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社.

[2]蔡自興.機(jī)器人學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

TP31

A

10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.101