(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210918811.4 (22)申请日 2022.08.02 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114952872 A (43)申请公布日 2022.08.30 (73)专利权人 天津新松机 器人自动化有限公司 地址 300000 天津市滨 海新区自贸试验区 （空港经济区） 西七道18号 （4） 幢天保 工业厂房2号厂房101、 201号 (72)发明人 郭海冰　苗利　王金涛　赵森　 朱维金　马英凯　陈雷　 (74)专利代理 机构 沈阳科苑专利商标代理有限 公司 210 02 专利代理师 何丽英(51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/00(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (56)对比文件 CN 104149028 A,2014.1 1.19 CN 106312754 A,2017.01.1 1 WO 2021238617 A1,2021.12.02 CN 114227539 A,202 2.03.25 EP 146879 2 A2,2004.10.20 CN 113932753 A,2022.01.14 CN 106514716 A,2017.0 3.22 审查员 赵慧云 (54)发明名称 一种机器人末端执 行器标定方法及装置 (57)摘要 本发明涉及智能机器人轮毂打磨技术领域， 具体涉及一种机器人末端执行器标定方法及装 置。 标定方法： 标定机器人世界坐标系与地面的 姿态； 标定轮毂在机器人世界坐标系的姿态； 调 整机器人视觉模块相对地面的姿态； 通过对心机 构对轮毂进行定心； 通过标定机构标定标定圆柱 在工具坐标系中的位姿； 机器人末端执行器采集 九个标定孔的圆心在机器人世界坐标系下的坐 标数值； 机器人视觉模块采集标定板上九个标定 孔在像素坐标系下的坐标数值， 获得像素坐标系 到机器人世界坐标系的坐标转换矩阵； 机器人视 觉模块采集轮毂筋窗图像， 获得轮毂筋窗在机器 人世界坐标系中的点云数据坐标数值。 本发明对 轮毂打磨部位深浅均匀， 符合工艺要求， 匹配熟 练技术工人效果。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114952872 B 2022.12.09 CN 114952872 B 1.一种机器人末端执 行器标定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 调平机器人的底座， 标定 机器人世界坐标系与地 面的姿态； 调平动力输送线， 标定轮毂在机器人世界坐标系的姿态； 将标定板放置在轮毂 上表面， 标定 板具有九个标定孔； 调整机器人视 觉模块相对地 面的姿态； 通过对心机构对轮毂进行定心； 通过标定机构标定 机器人末端执 行器上的标定圆柱在工具坐标系中的位姿； 机器人末端执行器带动标定圆柱移动至标定板上的九个标定孔处， 分别采集九个标定 孔的圆心在机器人世界坐标系下的坐标数值； 机器人视觉模块采集标定板上九个标定孔在 像素坐标系下的坐标 数值， 从而获得像素坐标系到 机器人世界坐标系的坐标转换矩阵； 机器人视觉模块采集轮毂的筋窗图像， 从而根据坐标转换矩阵获得轮毂筋窗在机器人 世界坐标系中的点云数据坐标 数值。 2.根据权利要求1所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述标定机构包括 分别沿X轴和Y轴方向设置的两组标定组件； 通过两组所述标定组件分别检测标定圆柱的轴 线在工具坐标系的X、 Y轴方向的偏移角 度， 根据偏移角度调整标定圆柱的位姿， 使标定圆柱的轴线与工具坐标系的Z轴重合。 3.根据权利要求2所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述标定组件包括 沿高度方向设置于千分表支架上的两个千分表及沿 高度方向设置于标定L件上的两个中间 圆柱， 两个中间圆柱与两个千分表一一对应； 中间圆柱的两端分别设有接触圆柱和非接触 圆柱， 非接触圆柱与千分表相对应， 中间圆柱靠近接触圆柱的一端套设有弹簧， 弹簧的两端 分别与接触圆柱和标定L件抵 接。 4.根据权利要求3所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述标定机构对标 定圆柱进行位姿标定的过程， 包括以下步骤： 标定圆柱在工具坐标系的X轴方向的位姿标定； 标定圆柱在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定； 标定圆柱在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定 。 5.根据权利要求4所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述标定圆柱在工 具坐标系的X轴方向的位姿标定过程是： 所述机器人末端执行器带动标定圆柱绕工具坐标系的Y轴转动， 使标定圆柱靠进沿X轴 方向设置的一组标定组件中的两个接触圆柱， 通过塞尺检测两个接触圆柱端面在X轴 方向 与标定圆柱的外表 面之间的间距差值， 根据该间距差值调整标定圆柱绕Y轴线转动的角度， 使两个接触圆柱端面在X轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距相等。 6.根据权利要求4所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述标定圆柱在工 具坐标系的Y轴方向的位姿标定过程是： 所述机器人末端执行器带动标定圆柱绕工具坐标系的X轴转动， 使标定圆柱靠进沿Y轴 方向设置的另一组标定组件中的两个接触圆柱， 通过塞尺检测两个接触圆柱端面在Y轴方 向与标定圆柱的外表面之 间的间距差值， 根据该间距差值调整标定圆柱绕X轴转动的角度， 使两个接触圆柱端面在Y轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距相等。 7.根据权利要求4所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述标定圆柱在工权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114952872 B 2具坐标系的Z轴方向的位姿标定过程是： 所述机器人末端执行器驱动标定圆柱下移， 使标定圆柱下端的标定尖接触标定板， 且 标定圆柱的外表面 挤压两组所述标定组件中的四个千分表； 所述机器人末端执行器驱动标定圆柱绕自身轴线转动， 通过四个千分表读取跳动值， 根据四个千分表读取的跳动值调整标定圆柱的位姿， 使四个千分表读取的跳动值在设定范 围内， 从而实现标定圆柱的轴线与工具坐标系的Z轴重合。 8.根据权利要求1所述的机器人末端执行器标定方法， 其特征在于， 所述机器人带动所 述标定圆柱触碰一个标定孔上 的不同三个点， 通过三点定圆心坐标， 从而获得所述标定孔 在机器人世界坐标系下的坐标 数值。 9.一种机器人末端执行器标定装置， 其特征在于， 包括标定机构、 末端执行器、 机器人、 底座、 动力输送线、 对心机构、 标定板、 视觉支架及视觉模块， 其中底座和视觉支架分别设置 于动力输送线的两侧， 机器人设置于底座上， 且执行末端设置末端 执行器， 末端 执行器上设 有标定圆柱； 对心机构设置 于动力输送线上， 对心机构用于对轮毂进行定心； 标定板放置在轮毂上， 标定板具有九个标定孔； 标定机构设置于标定板上， 标定机构用 于标定标定圆柱在工具坐标系中的位姿； 视觉模块包括姿态调整装置、 相机和视觉光源， 其中姿态调整装置和视觉光源设置于 视觉支架的顶部， 相机设置 于姿态调整装置上， 相机用于采集标定 板和轮毂的图像。 10.根据权利要求9所述的机器人末端执行器标定装置， 其特征在于， 所述标定机构包 括分别沿X轴和Y轴方向设置的两组标定组件； 所述标定组件包括标定L件、 弹簧、 中间圆柱、 千分表及千分表支架， 其中千分表支架固 定于所述标定板上， 千分表支架上沿高度方向设有两个千分表； 标定L件设置于千分表支架 的内侧， 且与标定板上设有的十字型槽滑动连接； 标定L件上沿高度方向设有两个导向孔， 两个导向孔内分别插设两个中间圆柱， 中间圆柱的两端分别设有接触圆柱和非接触圆柱， 非接触圆柱与千分表相对应， 接触圆柱和非接触圆柱的直径大于中间圆柱的直径； 弹簧套 设于中间圆柱靠 近接触圆柱的一端， 且两端分别与接触圆柱和标定L件抵 接。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114952872 B 3