技术领域
[0001] 本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种标定方法。
相关背景技术
[0002] 机器人产业近年来发展迅速，尤其是工业机器人在现代制造工厂中的发展，传统的人工操作逐渐被工业机器人替代。在工业机器人执行各种制造任务时依赖于其机器末端所固定的工具，由于工具的大小、形状各不相同，因此如何能精准标定工具中心点以及工具坐标系的位置是提高机器人定位精度的关键。
[0003] 在现有技术中，标定工具坐标系的过程通常包括：首先在工具平面安装标定针，然后由人工控制工业机器人使得标定针的端点先后以不同的位姿接近某一固定端点，再通过求解某一固定端点下工业机器人的不同位姿数据来得到工业机器人的工具坐标系。
[0004] 但在该过程中，需要通过人工操作标定针到达某一固定端点，其误差一般不能超过1mm，对于人工操作的要求较高，效率低，且一旦人工操作出现失误，容易降低坐标系的标定精度。
具体实施方式
[0015] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0016] 参阅图1，图1是本申请标定方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：
[0017] S101：控制设备控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的固定位置。
[0018] 在本实施方式中，在机器人的工具平面上安装标定针，该标定针不与机器人连接的一端为标定端，此时控制设备控制机器人移动，使标定针进入标定仪的检测区域，标定端可以为机器人的工具中心点(TCP点)。
[0019] 其中，控制设备可以是机器人控制柜等任一个能够控制机器人移动的设备。
[0020] S102：标定仪检测到标定端移动至检测区域中的固定位置后，记录标定端当前的位置，得到第一位置。
[0021] 其中，标定仪与控制设备之间可以相互通信。
[0022] 其中，步骤S110中的固定位置可以是预先指定，也可以是标定端保持一定时间静止的某一位置，此时标定仪侦测到标定端在检测区域中保持静止的时长达到时长阈值时，判定标定端移动至检测区域中的固定位置，而后记录标定端的第一位置。
[0023] 在另一应用场景中，控制设备在控制标定端移动至标定仪的检测区域中的固定位置后，控制设备向标定仪发送触发指令，而后标定仪记录标定端当前的第一位置。
[0024] 参阅图2，在本实施方式中，标定仪包括激光发射器210以及激光接收器220，激光接收器220接收激光发射器210发射的激光，激光发射器210发射的激光经过的区域形成检测区域A，其中，在标定端进入检测区域A后，标定端阻断至少部分激光的通过，使得在激光接收器220上形成光斑，进而激光接收器220根据光斑的位置，确定标定端的位置。
[0025] 在标定针进入检测区域A后，标定针阻挡激光的传播，从而在激光接收器220上形成光斑，可以理解的是，激光接收器220上的光斑为标定针在激光接收器220上的投影，此时确定光斑对应标定针末端的端部的位置，得到第一位置。
[0026] 继续参阅图2，激光发射器210包括第一激光发射面211以及第二激光发射面212，激光接收器220包括第一激光接收面221以及第二激光接收面222，第一激光发射面211、第二激光发射面212、第一激光接收面221以及第二激光接收面222首尾依次连接，且第一激光发射面211与第二激光接收面222连接，使得围设成检测区域A。
[0027] 具体地，第一激光发射面211以及第二激光发射面212均为面发光，标定针进入检测区域A后，因为标定针阻断激光的传播，在第一激光接收面221、第二激光接收面222上均形成光斑，通过第一激光接收面221、第二激光接收面222上光斑的位置，能够对标定端在检测区域A中的空间位置进行定位，从而确定标定端在检测区域A中的位置。
[0028] 在一应用场景中，为了便于计算，第一激光发射面211、第二激光发射面212、第一激光接收面221以及第二激光接收面222依次垂直连接，从而在标定端进入检测区域A中后，通过第一激光接收面221以及第二激光接收面222上光斑的位置，能够确定光斑在第一方向、第二方向以及第三方向上的位置，最终确定标定端在检测区域A中的位置。其中第一方向、第二方向以及第三方向两两垂直设置。
[0029] S103：控制设备记录机器人的位姿信息。
[0030] 在本实施方式中，控制设备记录机器人的工具中心点(TCP点)的位姿信息，该位姿信息包括位置信息以及姿态信息，表现形式为(X,Y,Z,A,B,C)，其中X、Y、Z是世界坐标系下，机器人的TCP点相对于原点在x、y、z方向上的偏移量，而A、B、C分别是是机器人TCP点绕世界坐标系的z、y、x轴旋转的角度。
[0031] 在其他实施方式中，控制设备还可以记录的是机器人上其他位置的位姿信息，例如预设关节轴的位姿信息。
[0032] 其中，步骤S103可以先于步骤S102执行。
[0033] S104：控制设备控制机器人的标定端移动至检测区域中与第一位置不同的任意另一固定位置。
[0034] 控制设备再控制机器人的标定端进入检测区域，并位于与第一位置不同的另一固定位置。
[0035] 其中，为了保证标定端此时在检测区域中处于的固定位置与上述第一位置不同，步骤S104具体包括：控制标定端以不同于第一位姿的任意第二位姿移动至检测区域中的任意第二位置，其中，控制标定端以第一位姿移动至第一位置。
[0036] 具体地，控制机器人的标定端先后以不同的位姿进入检测区域，从而保证标定端在检测区域中先后能够处于不同的固定位置。
[0037] S105：标定仪检测到标定端移动至检测区域中的固定位置后，记录标定端当前的位置，得到第二位置。
[0038] 具体地，标定仪再次记录标定端当前的位置，得到第二位置。
[0039] S106：标定仪规划自第二位置至第一位置的移动路径，并将移动路径发送给控制设备。
[0040] 在得到第一位置以及第二位置后，标定仪进行路径的规划，规划标定端从第二位置移动至第一位置的路径，并将规划的路径发送给控制设备。
[0041] S107：控制设备根据移动路径，将标定端从第二位置移动至第一位置。
[0042] 控制设备在接收到移动路径后，控制标定端从第二位置移动至第一位置。
[0043] S108：控制设备记录机器人的位姿信息。
[0044] 其中，控制设备每次记录的都是机器人同一位置处的位姿信息，也就是说，步骤S108与步骤S103记录的是机器人上同一位置的位姿信息，在本实施方式中，记录的均是TCP点的位姿信息。
[0045] S109：控制设备判断记录的不同位姿信息的数量是否满足预设要求。
[0046] 若满足，执行步骤S110，若不满足，则返回执行步骤S104。
[0047] 具体地，如果记录的位姿信息中不同位姿信息的数据已经满足预设要求，则执行步骤S110，如果不满足预设要求，则返回执行步骤S104。
[0048] 在返回执行步骤S104后，重复执行步骤S104至步骤S109，从而在标定仪的协助下，当机器人的标定端先后多次进入检测区域后，均在控制设备的控制下，先后多次到达检测区域中的第一位置，然后控制设备记录标定端先后到达第一位置时，机器人的位姿信息。
[0049] 在现有技术中，均是由人工控制，使得标定端先后到达同一位置，而在本实施方式中，在标定仪的协助下，控制设备控制标定端先后到达同一位置，相比于人工操作容易导致误差，本申请能够提高标定精度。
[0050] 在一应用场景中，预设要求包括：不相同的位姿信息的数量大于或者等于三个。具体地，为了保证标定精度，需要根据三个以上不同的位姿信息进行预设坐标系的标定。
[0051] S110：控制设备根据记录的位姿信息，在机器人上标定预设坐标系。
[0052] 通过上述步骤，能够获取到机器人的标定端先后多次到达检测区域中的第一位置时，机器人的位姿信息，然后通过记录的位姿信息，能够在机器人上标定预设坐标系。
[0053] 在一应用场景中，预设坐标系为工具坐标系。在其他应用场景中，预设坐标系还可以是机器人的基坐标系、工件工作系等。
[0054] 本实施方式中的标定方法采用标定仪进行规划路径，使得控制设备根据规划的路径，控制标定端先后到达同一位置，最后根据标定端先后到达同一位置时，控制设备记录的位姿信息标定预设坐标系，与现有技术相比，全程不需要人工参与，能够减少人工操作导致的误差，提高坐标系的标定精度以及标定效率。
[0055] 为了便于更好地理解上述实施方式，在此结合具体实例进行说明：
[0056] (a1)控制设备先控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的任意位置a，此时标定仪记录该位置a，控制设备记录机器人的位姿信息。
[0057] (b1)控制设备再控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的任意位置b1，此时标定仪记录该位置b1，控制设备记录机器人的位姿信息。
[0058] (c1)标定仪进行路径规划，控制设备根据标定仪规划的路径，将标定端从位置b1移动至位置a，并记录标定端处于位置a时，机器人的位姿信息。
[0059] (d1)控制设备再控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的任意位置b2，此时标定仪记录该位置b2，控制设备记录机器人的位姿信息。
[0060] (e1)标定仪进行路径规划，控制设备根据标定仪规划的路径，将标定端从位置b2移动至位置a，并记录标定端处于位置a时，机器人的位姿信息。
[0061] (f1)控制设备再控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的任意位置b3，此时标定仪记录该位置b3，控制设备记录机器人的位姿信息。
[0062] (g1)标定仪进行路径规划，控制设备根据标定仪规划的路径，将标定端从位置b3移动至位置a，并记录标定端处于位置a时，机器人的位姿信息。
[0063] 依次类推，直至控制设备记录的位姿信息满足预设要求，然后根据记录的位姿信息，进行坐标系的标定。
[0064] 在上述实施方式中，移动路径由标定仪进行规划后发送给控制设备，但是在其他实施方式中，移动路径也可以由控制设备自行规划，此时，标定仪在记录第一位置以及每次在记录第二位置后，均将第一位置、第二位置发送给控制设备，而后控制设备根据标定仪记录的位置，规划移动路径，此时整个标定过程如下：
[0065] (a2)控制设备在控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的固定位置后，记录机器人的位姿信息。
[0066] (b2)标定仪记录标定端当前的位置，得到第一位置，并将第一位置发送给控制设备。
[0067] (c2)控制设备控制机器人的标定端移动至检测区域中与第一位置不同的任意另一固定位置。
[0068] (d2)标定仪记录标定端当前的位置，得到第二位置，并将第二位置发送给控制设备。
[0069] (e2)控制设备规划自第二位置至第一位置的移动路径，并根据移动路径，控制机器人的标定端从第二位置移动至第一位置。
[0070] (f2)控制设备记录机器人的位姿信息。
[0071] (g2)控制设备判断记录的不同位姿信息的数量是否满足预设要求。
[0072] 若满足，执行步骤(h2)，若不满足，返回执行步骤(c2)。
[0073] (h2)控制设备根据记录的位姿信息，在机器人上标定预设坐标系。
[0074] 在上述实施方式中，控制设备在接收到标定仪发送的移动路径后，将标定端从第二位置移动至第一位置，在其他实施方式中，机器人还可以在标定仪的控制下，使得标定端从第二位置移动至第一位置，且在标定端移动至第一位置后，标定仪向控制设备发送触发指令，使得控制设备记录机器人当前的姿态，此时整个标定过程如下：
[0075] (a3)控制设备在控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的固定位置后，记录机器人的位姿信息。
[0076] (b3)标定仪记录标定端当前的位置，得到第一位置。
[0077] (c3)控制设备控制机器人的标定端移动至检测区域中与第一位置不同的任意另一固定位置。
[0078] (d3)标定仪记录标定端当前的位置，得到第二位置。
[0079] (e3)标定仪规划自第二位置至第一位置的移动路径，并根据移动路径，控制机器人的标定端从第二位置移动至第一位置。
[0080] (f3)标定仪向控制设备发送触发指令，控制设备在接收到触发指令后，记录机器人的位姿信息。
[0081] (g3)控制设备判断记录的不同位姿信息的数量是否满足预设要求。
[0082] 若满足，执行步骤(h3)，若不满足，返回执行步骤(c3)。
[0083] (h3)控制设备根据记录的位姿信息，在机器人上标定预设坐标系。
[0084] 参阅图3，图3是本申请标定方法另一实施方式的流程示意图，该方法包括：
[0085] S210：在控制机器人的标定端移动至标定仪的检测区域中的第一位置后，记录机器人的位姿信息。
[0086] S220：控制机器人的标定端移动至检测区域中与第一位置不同的任意第二位置。
[0087] S230：根据规划的移动路径，将标定端从第二位置移动至第一位置。
[0088] S240：记录机器人的位姿信息。
[0089] S250：判断记录的不同的位姿信息的数量是否满足预设要求。
[0090] 如果满足，执行步骤S260，否则返回执行步骤S220。
[0091] S260：根据记录的位姿信息，在机器人上标定预设坐标系。
[0092] 本实施方式中的标定方法由上述实施方式中的控制设备执行，其具体过程可参见上述实施方式，在此不再赘述。
[0093] 参阅图4，图4是本申请电子设备一实施方式的结构示意图。该电子设备300包括处理器310、存储器320以及通信电路330，处理器310分别耦接存储器320、通信电路330，存储器320中存储有程序数据，处理器310通过执行存储器320内的程序数据以实现上述任一项实施方式方法中的步骤，其中详细的步骤可参见上述实施方式，在此不再赘述。
[0094] 其中，电子设备300可以是例如机器人控制柜、计算机等任一项可以控制机器人的设备，在此不做限制。
[0095] 参阅图5，图5是本申请计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。该计算机可读存储介质400存储有计算机程序410，计算机程序410能够被处理器执行以实现上述任一项方法中的步骤。
[0096] 其中，计算机可读存储介质400具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等可以存储计算机程序410的装置，或者也可以为存储有该计算机程序410的服务器，该服务器可将存储的计算机程序410发送给其他设备运行，或者也可以自运行该存储的计算机程序410。
[0097] 以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
