机器人标定模型的建立.doc

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1 机器人坐标系的建立
ABB工业机器人机器人上的坐标系可以分成四类: 机器人基准坐标系 {R }, 机器人末端坐标系 {E }, 工具坐标系{T }, 工件坐标系 { U }。机器人基坐标系是一个不可设置的缺省的坐标系, 固结在机器人机座上, 它是机器人运动学分析的基本参考系。同时, 机器人基坐标系还可用作通用坐标系, 作为用户坐标系的参考位置。机器人末端坐标系, 即与机器人最后一个连杆固结的坐标系, 原点位于机器人末端法兰盘中心。工具坐标系用来定义TCP(tool center point) 的位置及工具的姿态。工件坐标系是用户在工作空间中自定义的坐标系, 是程序中记录的所有位置的参考坐标系。本文所说的工具坐标系标定指的是工具坐标系相对于末端坐标系的位姿参数的确定, 即坐标变换矩阵的确定。
其中机器人工具坐标系的标定就是求出齐次转换矩阵，工件坐标系的标定就是求出齐次转换矩阵。
ABB机器人是一个具有6自由度的先进设备。ABB机器人工作时，在机器人的末端必须固定工具，根据工作的内容和要求的不同，需要选择合适的工具，在更换工具时，必须重新标定ABB机器人的工具坐标系。机器人的工具坐标系由其末端坐标系与工具的位置和姿态决定。机器人进行实际工作前，首先要把工具坐标系相对于末端坐标系的转换矩阵信息计算出来，传送到机器人控制器中。
机器人工具坐标系是由其末端坐标系决定的,若没有定义工具坐标系,,。
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如果一个坐标系不在固定的参考坐标系的原点，那么该坐标系的原点相对于参考坐标系的位置也必须表示出来，为此，在该坐标系原点与参考坐标系原点之间做一个向量来表示该坐标系的位置（），这个向量由相对于参考坐标系3个分量来表示，这样，这个坐标系就可以由3个表示放心的单位向量以及第四个位置向量来表示。

由上式可知，一个坐标系的位置和姿态可以用一个4x4的矩阵来表示。前3个向量表示该坐标系3个单位向量的方向向量，第四个向量表示该坐标原点相对于参考坐标系的位置。所有机器人工具坐标系的标定包括两个部分：确定工具坐标系原点相对于机器人末端坐标系的位置偏移和确定工具坐标系相对于机器人末端坐标系的旋转量。
确定工具坐标系原点相对于机器人末端坐标系的位置偏移
机器人末端坐标系{E}相对于机器人基坐标系{R}的转换关系RTE,{T}相对于机器人基坐标系{R}{T}相对于机器人末端坐标系{E}的转换关系ETT为所求,其各个参数是固定不变的,各坐标系转换关系如下:

其中：
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ABB机器人六点法标定工具坐标系取前四点时，工具末端必须只想一个固定点，而机器人必须以不同的姿态使机器人的末端处于不同的位置，其中第四点以竖直方向接近于固定点。这四个点确定一个球体，并且可以计算其球心，工具的末