一种机器人末端执行器标定方法及装置

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

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。

说明书

一种机器人末端执行器标定方法及装置

技术领域

[0001] 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。

背景技术

[0002] 在汽车轮毂的加工制造过程中，表面打磨抛光是十分重要的一道工序，传统做法是利用数控机床对轮毂进行打磨加工，但由于轮毂形状复杂，导致轮毂待打磨区域的打磨
轨迹复杂、作业空间十分狭小，若采用数控机床对轮毂某些复杂区域进行打磨加工，由于设
备本身自由度及操作度的限制，可能存在加工盲区。因此，针对打磨轨迹复杂且操作空间受
限的轮毂打磨区域，目前多采用人工打磨的方式，这必然存在加工效率低、加工精度低的问
题，也无法满足现代智能工厂的应用需要。

[0003] 在模具制造行业，65％的模具型腔为曲面，其中自由曲面占40％。自由曲面使得模具结构更加紧凑，减轻了模具的重量，同时提高了模具的使用寿命。目前，汽车轮毂模具市
场前景很好，但轮毂模具的抛光主要还是依赖于人工完成，所以工人的技术和熟练度将大
大影响抛光质量。另外，模具材料、热处理方式、原始表面状态、抛光工具材料等因素对抛光
质量都有影响。

[0004] 针对于抛光表面质量的均匀性，材料内的夹杂、气孔以及待抛光零件表面硬度的不均匀性和特性不同对抛光表面的不均匀性产生较大的影响。轮毂模具的成型过程毛坯需
要经过粗加工、热处理、精加工、手工挫毛边以及抛光研磨处理。手工抛光存在着劳动强度
大、效率低、耗时长、加工质量不稳定等缺点，因此采用工业机器人抛光轮毂模具受到广泛
关注。

[0005] 目前，铸件曲面在铣削工序后，表面通常会留下很深的刀痕，尤其针对曲面型腔零件铣削。模具表面质量直接决定了其产品的表面质量和使用寿命，所以在铣削工序后，必须
进行打磨。传统模具人工打磨，模具型腔抛光一般分为三道工序，分别是粗抛，半精抛和精
抛。粗抛光一般首先进行人工打磨将铣刀留下的刀痕去掉。半精抛光，一般使用粒度较小的
砂纸进行磨削，针对于曲面零件的抛光，人工打磨采用砂纸时需要采用柔软的木棍实现微
量均匀磨削。精抛光过程中需要使用到研磨膏，为了实现镜面效果一般采用两步进行研磨。

[0006] 镜面抛光的表面粗糙度等级分为四级，最后进行测量来检验是否实现预期标准等级。替代人工手工打磨抛光后，轮毂模具曲面型腔抛光效率低，轮毂模具表面粗糙度高的问
题急需解决。

[0007] 为此，针对轮毂中打磨空间受限、打磨路径复杂区域的打磨作业，现有技术采用单个工业机器人替代人工进行自动化打磨加工，以提高加工效率，但是如果标定精度不足，会
让智能轮毂打磨机器人末端执行器的打磨头如去毛刺铣刀，对轮毂进行智能打磨作业，打
磨部位深浅不均匀，不符合工艺要求，难以匹配熟练技术工人效果，无法满足生产加工要
求。

发明内容

[0008] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人末端执行器标定方法及装置，以解决现有技术采用单个工业机器人打磨加工，标定精度不足，使打磨头的打磨部位深浅
不均匀，不符合工艺要求，无法满足生产加工要求的问题。

[0009] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0010] 本发明一实施例提供一种机器人末端执行器标定方法，包括以下步骤：

[0011] 调平机器人的底座，标定机器人世界坐标系与地面的姿态；

[0012] 调平动力输送线，标定轮毂在机器人世界坐标系的姿态；

[0013] 将标定板放置在轮毂上表面，标定板具有九个标定孔；

[0014] 调整机器人视觉模块相对地面的姿态；

[0015] 通过对心机构对轮毂进行定心；

[0016] 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；

[0017] 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；

[0018] 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。

[0019] 在一种可能实现的方式中，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；

[0020] 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。

[0021] 在一种可能实现的方式中，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。

[0022] 在一种可能实现的方式中，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：

[0023] 标定圆柱在工具坐标系的X轴方向的位姿标定；

[0024] 标定圆柱在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定；

[0025] 标定圆柱在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定。

[0026] 在一种可能实现的方式中，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：

[0027] 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。

[0028] 在一种可能实现的方式中，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：

[0029] 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。

[0030] 在一种可能实现的方式中，所述标定圆柱在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定过程是：

[0031] 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；

[0032] 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。

[0033] 在一种可能实现的方式中，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。

[0034] 本发明另一实施例提供一种机器人末端执行器标定装置，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；

[0035] 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；

[0036] 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；

[0037] 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。

[0038] 在一种可能实现的方式中，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；

[0039] 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。

[0040] 本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种机器人末端执行器标定方法及装置，相对于现有机器人末端通用的五点法标定可以获得较高的标定精度，提高轮毂筋窗分
型面打磨的加工精度。标定精度与标定装置加工精度有关，与操作者的操作经验关系较小。

[0041] 本发明相比较传统方法，对从业人员素质要求降低，降低了标定难度，提高了设备实际工作效率。

[0042] 本发明便于人机工程学操作，便于保养，使用千分表等通用部件，便于自动化设备数据采集。

[0043] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明
书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

[0044] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0045] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0046] 图1为本发明一种机器人末端执行器标定装置的等轴测图；

[0047] 图2为图1中A处局部放大图；

[0048] 图3为本发明一种机器人末端执行器标定装置的主视图；

[0049] 图4为图3中B处放大图；

[0050] 图中：1为标定机构，101为标定板，102为标定槽，103为标定孔，104为标定L件，105为接触圆柱，106为弹簧，107为中间圆柱，108为非接触圆柱，109为千分表，110为千分表支
架，2为末端执行器，201为标定圆柱，202为转子，203为定子，3为机器人，301为末端法兰，
302为腕部件，4为底座，5为动力输送线，501为动力滚筒，6为轮毂，7为对心机构，701为对心
柱，702为对心盘，8为视觉支架，9为姿态调整装置，10为相机，11为视觉光源。

具体实施方式

[0051] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0052] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0053] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元
件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发
明中的具体含义。

[0054] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0055] 本发明一实施例提供一种机器人末端执行器标定方法，可以获得较高的标定精度，提高轮毂筋窗分型面打磨的加工精度。参见图1至图4所示，该机器人末端执行器标定方
法，包括以下步骤：

[0056] 调平机器人3的底座4，标定机器人世界坐标系与地面的姿态；

[0057] 调平动力输送线5，标定轮毂6在机器人世界坐标系的姿态；

[0058] 将标定板101放置在轮毂6上表面，标定板101具有九个标定孔103；

[0059] 调整机器人视觉模块相对地面的姿态；

[0060] 通过对心机构7对轮毂6进行定心；

[0061] 通过标定机构1标定机器人末端执行器2上的标定圆柱201在工具坐标系中的位姿；

[0062] 机器人末端执行器2带动标定圆柱201移动至标定板101上的九个标定孔103处，分别采集九个标定孔103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101上九个标定孔103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；

[0063] 机器人视觉模块采集轮毂6的筋窗图像，从而根据坐标转换矩阵获得轮毂6筋窗在机器人世界坐标系中的点云数据坐标数值。

[0064] 参见图2、图4所示，本发明的实施例中，标定机构1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201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201的位姿，使标定圆柱201的轴线与工具
坐标系的Z轴重合。

[0065] 本发明的实施例中，标定组件包括沿高度方向设置于千分表支架110上的两个千分表109及沿高度方向设置于标定L件104上的两个中间圆柱107，两个中间圆柱107与两个
千分表109一一对应，中间圆柱107可相对标定L件104沿水平方向移动；中间圆柱107的两端
分别设有接触圆柱105和非接触圆柱108，非接触圆柱108与千分表109相对应，接触圆柱105
和非接触圆柱108的直径大于中间圆柱107的直径。中间圆柱107靠近接触圆柱105的一端套
设有弹簧106，弹簧106的两端分别与接触圆柱105和标定L件104抵接，使非接触圆柱108与
标定L件104接触。

[0066] 本发明的实施例中，标定机构1对标定圆柱201进行位姿标定的过程，包括以下步骤：

[0067] 标定圆柱201在工具坐标系的X轴方向的位姿标定；

[0068] 标定圆柱201在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定；

[0069] 标定圆柱201在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定。

[0070] 参见图4所示，本发明的实施例中，标定圆柱201在工具坐标系的X轴方向的位姿标定过程是：机器人3通过末端执行器2带动标定圆柱201绕工具坐标系的Y轴转动，使标定圆
柱201靠进沿X轴方向设置的一组标定组件中的两个接触圆柱105，通过塞尺检测两个接触
圆柱105的端面在X轴方向与标定圆柱201的外表面之间的间距差值，根据该间距差值调整
标定圆柱201绕Y轴线转动的角度，使两个接触圆柱105的端面在X轴方向与标定圆柱201的
外表面之间的间距相等。

[0071] 具体地，用塞尺分别塞入标定圆柱201与两个接触圆柱105之间的间隙。如果上下两个接触圆柱105与标定圆柱201之间的间隙不一致，则调整标定圆柱201绕Y轴旋转，达到
上下两个接触圆柱105的端面与标定圆柱201的外表面之间的间隙一致。塞尺检测尺寸精度
为0.01mm，进行接触检测，排除人工干扰。在调整过程中，让标定圆柱201微量挤压上下两个
接触圆柱105，分析上下两个千分表109的读数差值，继续调整标定圆柱201绕Y轴旋转，直至
达到上下两个接触圆柱105的端面与标定圆柱201的外表面之间的间隙一致为止。

[0072] 本发明的实施例中，标定圆柱201在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定过程是：机器人3通过末端执行器2带动标定圆柱201绕工具坐标系的X轴转动，使标定圆柱201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105，通过塞尺检测两个接触圆柱105的端
面在Y轴方向与标定圆柱201的外表面之间的间距差值，根据该间距差值调整标定圆柱201
绕X轴转动的角度，使两个接触圆柱105的端面在Y轴方向与标定圆柱201的外表面之间的间
距相等。

[0073] 本发明的实施例中，标定圆柱201在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定过程是：机器人3通过末端执行器2驱动标定圆柱201下移，使标定圆柱201下端的标定尖接触标定板
101，且标定圆柱201的外表面微量挤压两组标定组件中的四个千分表109；机器人末端执行
器驱动标定圆柱201绕自身轴线转动，通过四个千分表109读取跳动值，根据四个千分表109
读取的跳动值调整标定圆柱201的位姿，使四个千分表109读取的跳动值在设定范围内，从
而实现标定圆柱201的轴线与工具坐标系的Z轴重合。

[0074] 具体地，机器人3的末端法兰301绕机器人的第六轴相对腕部件302转动，会发现四个千分表109的输出数值在末端法兰301的不同相位，会有跳动数值。根据相位角度与四个
千分表109的输出数值的关系，使标定圆柱201绕工具轴线耦合转动，四个千分表输出数值
在末端法兰301不同相位的跳动数值，在可控范围内。这样将标定圆柱201更换去毛刺铣刀
等末端工具，对轮毂进行智能打磨作业，打磨部位深浅均匀，符合工艺要求，匹配熟练技术
工人效果。

[0075] 本发明的实施例中，机器人3带动标定圆柱201触碰一个标定孔103上的不同三个点，通过三点定圆心坐标，从而获得一个标定孔103的圆心在机器人世界坐标系下的坐标数
值。同理，获得标定板101的九个标定孔103的圆心在机器人世界坐标系下的坐标数值。

[0076] 本发明提供的一种机器人末端执行器标定方法，相对于现有机器人末端通用的五点法标定可以获得较高的标定精度，提高轮毂筋窗分型面打磨的加工精度；本发明便于人
机工程学操作，便于保养，使用千分表等通用部件，便于自动化设备数据采集。

[0077] 参见图1、图3所示，本发明另一实施例提供一种机器人末端执行器标定装置，包括标定机构1、末端执行器2、机器人3、底座4、动力输送线5、对心机构7、标定板101、视觉支架8
及视觉模块，其中底座4和视觉支架8分别设置于动力输送线5的两侧，机器人3设置于底座4
上，且执行末端设置末端执行器2，末端执行器2上设有标定圆柱201；对心机构7设置于动力
输送线5上，对心机构7用于对轮毂6进行定心；标定板101放置在轮毂6上，标定板101具有九
个标定孔103；标定机构1设置于标定板101上，标定机构1用于标定标定圆柱201在工具坐标
系中的位姿；视觉模块设置于视觉支架8上，且位于动力输送线5的上方，视觉模块用于采集
标定板101和轮毂6的图像。

[0078] 参见图2、图4所示 ，本发明的实施例中，标定机构1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201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201的位姿，使标定圆柱201的轴线与工具
坐标系的Z轴重合。

[0079] 本发明的实施例中，标定组件包括标定L件104、弹簧106、中间圆柱107、千分表109及千分表支架110，其中千分表支架110固定于标定板101上，千分表支架110上沿高度方向
设有两个千分表109；标定L件104设置于千分表支架110的内侧，且与标定板101上设有的十
字型槽滑动连接，可调整标定L件104的位置；标定L件104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107，中间圆柱107的两端分别设有接触圆柱105和非接
触圆柱108，非接触圆柱108与千分表109相对应，接触圆柱105和非接触圆柱108的直径大于
中间圆柱107的直径；弹簧106套设于中间圆柱107靠近接触圆柱105的一端，且两端分别与
接触圆柱105和标定L件104抵接。

[0080] 本发明的实施例中，视觉模块包括姿态调整装置9、相机10和视觉光源11，其中姿态调整装置9和视觉光源11设置于视觉支架8的顶部，相机10设置于姿态调整装置9上。

[0081] 优选地，视觉支架8为L构型，视觉支架8的一端固定于地面，视觉支架8的另一端连接视觉光源11。视觉光源11优选环状面光源，类似无影灯原理。姿态调整装置9的一端连接
在视觉支架8，姿态调整装置9的另外一端连接相机10。本实施例中，姿态调整装置9为成熟
产品，姿态调整装置9具有调整相机10的光心和光轴相对机器人世界坐标系位置和角度的
能力。

[0082] 本发明的实施例中，动力输送线5下端连接在地面，动力输送线5上端通过动力滚筒501可以传送轮毂6运动。动力输送线5为成熟产品,具有调整轮毂6相对机器人世界坐标
系位置和角度的能力。对心机构7下端连接在地面，对心机构7上端通过对心盘702可以对轮
毂6位置定圆心。对心机构7为非标自动化常用机构。具体地，对心盘702通过下端的对心柱
701连接到下端的驱动机构中。对心盘702和下端的驱动机构尺寸远大于两个动力滚筒501
之间缝隙。对心柱701直径尺寸远小于两个动力滚筒501之间缝隙。四个对心盘702运动方向
为动力滚筒501的长度方向。轮毂6一侧的两个对心盘702同步移动，轮毂6另外一侧的两个
对心盘702异向同步移动。轮毂6两侧的对心盘702异向同步运动，传动同步机构优选齿形同
步带、同步带轮、导轨和滑块等，驱动优选线性模组。

[0083] 参见图4所示，本发明的实施例中，机器人3含有末端法兰301和腕部件302，末端法兰301绕机器人的第六轴相对腕部件302转动。末端执行器2包括标定圆柱201、定子203、转
子202及执行器件，本实施例中执行器件是气动打磨头。定子203的一端连接末端法兰301，
定子203的另一端含有转子202，定子203驱动转子202进行转动，其转动轴线为工具轴线。标
定圆柱201的上端含有锥度，优选莫式锥度。标定圆柱201的下端含有标定尖。转子202的锥
孔可以换标定圆柱201、去毛刺铣刀、打磨圆柱型砂轮等任何回转体类末端执行工具。TCP工
具坐标系的Z轴线位于工具轴线。

[0084] 具体地，标定机构1所有与标定精度有关表面优选高精度数控磨削加工，常接触表面优选激光表面淬火硬化。标定板101的下表面用于与轮毂6上表面接触定姿态。标定板101
的上表面含有九个标定孔103，用于机器人视觉光学标定。标定板101的上表面含有两个正
交的标定槽102。每个标定槽102安装有标定L件104，每个标定L件104含有上下两个接触标
定组件。每个标定组件具体结构为中间圆柱107中部与标定L件104形成圆柱运动副。中间圆
柱107的一端连接有接触圆柱105，中间圆柱107的另外一端连接有非接触圆柱108。弹簧106
让非接触圆柱108与标定L件104端面接触。在千分表支架110上的千分表109探针可以在线
测量接触圆柱105的水平移动量精度0.001mm。

[0085] 本发明提供的一种机器人末端执行器标定方法及装置，相对于现有机器人末端通用的五点法标定可以获得较高的标定精度，提高轮毂筋窗分型面打磨的加工精度。标定精
度与标定装置加工精度有关，与操作者的操作经验关系较小。本发明便于人机工程学操作，
便于保养，使用千分表等通用部件，便于自动化设备数据采集。

[0086] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。