(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 202210962682.9 (22)申请日 2022.08.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115026843 A (43)申请公布日 2022.09.09 (73)专利权人 佛山智能装备技 术研究院 地址 528200 广东省佛山市南海区狮山 镇 松岗松夏 工业园桃园东路19号 (72)发明人 林耿聪　肖曙红　张建华　何文浩　 卢浩文　王星航　 (74)专利代理 机构 佛山市华博天泰知识产权代 理事务所(普通 合伙) 44750 专利代理师 赵勇 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01)审查员 张琼 (54)发明名称 一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定及 纠偏方法 (57)摘要 本发明涉及机器人标定及纠偏领域， 公开了 一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定及纠偏 方法， 包括TCP的自动标定方法和在此方法基础 上的TCP纠偏方法， 基于交叉激光传感器的自动 TCP标定方法使用交叉激光传感器代替了 人工示 教对点操作， 实现了自动对点标定， 减小了人工 操作所造成的误差和人工操作对点的时间， 提高 了TCP标定的精度， 在机器人传感器位置及交叉 激光传感器位置不变情况下， 可以对机器人的末 端工具进行快速TCP纠偏操作， 减少停机时间， 以 最小的停机时间恢复生产线生产， 大大的降低标 定时间和成本， 并提高TCP标定精度。 权利要求书3页 说明书15页 附图7页 CN 115026843 B 2022.12.13 CN 115026843 B 1.一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将机器人的末端工具移动至交叉激光传感器上方， 任意选取末端工具的五个初始 姿态并对所选取 的五个初始姿态进行人工示教， 规划所选取 的五个初始姿态的轨迹， 选取 五个初始姿态中的一个初始姿态， 控制末端工具以所选取的初始姿态进入交叉激光传感器 后， 沿规划好的轨 迹运动； S2： 末端工具在交叉激光传感器内运动的过程中会出现激光的通断， 交叉激光传感器 记录下每次激光通断瞬间的信号脉冲， 并通过控制柜将所记录的信号脉冲通信给示教器， 示教器根据所接 收的信号脉冲记录并标记出末端法兰中心在每次激光通断瞬间的点位坐 标， 通过所记录的激光通断瞬间的点位坐标计算机器人的末端工具穿过 交叉激光传感器中 激光交点时的末端法兰中心点 位坐标 ； S3： 控制末端工具向下移动预设距离后， 以与步骤S2中相同的初始姿态和相同的轨迹 运动， 交叉激光传感器记录下每次激光通断瞬间的信号脉冲， 并通过控制柜将此时所记录 的信号脉冲通信给示教器， 示教器根据此时所接收的信号脉冲 记录并标记出末端法兰中心 在每次激光通断瞬间时的点位坐标， 通过此时所记录的激光通断瞬间的点位坐标计算机器 人的末端工具穿过交叉激光传感器 中激光交点 时的末端法兰中心点位坐标 ， 由机器人 的末端法兰中心点 位坐标 运动至 的方向设为矢量方向Z； S4： 在矢量方向Z 上计算得到远离 的坐标点P， 将点P的坐标返回给示 教器， 示教器控 制末端法兰以所选取的初始姿态移动至点P， 并从点P开始 沿着矢量方向Z匀速运动至点 ， 交叉激光传感器记录下末端法兰运动过程中末端工具的尖点使得激光被阻碍断开瞬间的 信号脉冲， 并将此时所记录的信号脉冲通过控制柜通信给示教器， 示教器根据此时所接 收 的信号脉冲记录并标记出末端法兰中心在激光断开 瞬间的点位坐标 ， 以及记录末端法 兰中心在激光断开瞬 间的姿态 ； S5： 控制机器人回到进入交叉激光传感器前的初始姿态， 并分别切换剩余的四个初始 姿态进入交叉激光传感器沿所规划的轨迹运动， 且所切换的每个初始姿态均需要重复步骤 S2‑S4操作， 分别得到末端法兰中心在激光断开瞬间的点位坐标 ， ， ， 与末 端法兰中心在激光断开瞬 间的姿态 ， ， ， ； S6： 将步骤S4和S5所得到的激光断开 瞬间的点位坐标 、 、 、 和 与激 光断开瞬间的姿态 ， ， ， 和 采用优选算法计算并得到机器人的末端工 具中心点 和交叉激光传感器的激光交点的坐标点 。 2.根据权利要求1所述的一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定方法， 其特征在于： 步骤S2中轨迹为圆形轨迹， 沿规划 好的轨迹运动为沿所述圆形轨迹运动一圈， 末端工具沿 所述圆形轨迹运动一圈的过程中会出现四组激光通断瞬间的点位坐标， 得到八个激光通断权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115026843 B 2瞬间的点位坐标， 并通过所得的八个激光通断瞬间的点位坐标计算得到机器人的末端工具 穿过交叉激光传感器中激光交点时的末端法兰中心点 位坐标 。 3.根据权利要求2所述的一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定方法， 其特征在于： 所述步骤S3中末端工具沿圆形轨迹运动一圈的过程中会出现四组激光通断瞬间的点位坐 标， 能够得到八个激光通断瞬间的点位坐标， 并通过所得 的八个激光通断瞬间的点位坐标 计算得到机器人 的末端工具穿过交叉激光传感器中激光交点时的末端法兰中心点位坐标 。 4.根据权利要求1所述的一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定方法， 其特征在于： 所述步骤S4中利用末端法兰中心点位坐 标 、 和矢量方向Z的单位矢量 能够 计算出远离 的坐标点P。 5.根据权利要求1所述的一种基于交叉激光传感器的自动TCP标定方法， 其特征在于： 所述优选算法为五点优选算法。 6.一种基于交叉激光传感器的自动TCP纠偏方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： A1： 末端工具发生碰撞后， 对末端工具进行人工示教， 使得中心点偏移的末端工具与机 器人的XOY平面初步垂 直， 将人工示 教后的末端工具的姿态定义为固定姿态， 将末端工具以 固定姿态 移动至交叉激光传感器上 方； A2： 控制发生偏移后的末端工具以步骤A1中的固定姿态进入交叉激光传感器 中进行姿 态纠偏操作； A3： 控制步骤A2中经过姿态纠偏后的末端工具再次进入交叉激光传感器 中进行位置纠 偏处理， 完成末端工具的纠偏 操作； 其中， 步骤A 2中包括如下步骤： A21:末端工具以固定姿态进入交叉激光传感器后， 沿规划好的圆形轨迹运动一圈,交 叉激光传感器会记录下每次激光通断瞬间的信号脉冲， 并通过控制柜将所记录的信号脉冲 通信给示教器， 示教器根据所接收的信号脉冲 记录并标记出末端法兰中心在每次激光通断 瞬间的点位坐标， 通过所记录的激光通断瞬间的点位坐标计算机器人的末端工具穿过 交叉 激光传感器中激光交点时的末端法兰中心点 位坐标 ； A22:控制末端工具以固定姿态向下移动预设距离后， 重复步骤A2 1的操作， 通过此 时所 记录的激光通断瞬间的点位坐标计算机器人的末端工具穿过交叉激光传感器中激光交点 时的末端法兰中心点 位坐标 ， 设定由 运动至 的方向为矢量方向 ； A23： 根据末端法兰位置 、 和矢量方向 的单位矢量 能够计算 出机器人的末端工具的偏差角 和 ， 从而完成姿态纠偏 操作； 其中， 步骤A3中包括如下步骤： A31： 控制机器人的末端工具以纠偏后的姿态再次进入交叉激光传感器， 重 复步骤A2 1‑ A22的操作方法， 并通过记录激光通断瞬间的点位坐标分别计算出两个末端法兰中心点位权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115026843 B 3