一种机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质与流程

1.本发明涉及机器人标定技术，尤其涉及一种机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质。


背景技术：

2.随着工业柔性化生产需求的不断提升，机械臂被广泛的应用于柔性化产线中，其中为了适应于生产加工工艺的需求，机械臂需在末端加装对应的加工工具，然而当需要组建由多种相同款式的机械臂及相同的加工工具组成的柔性化产线时，则需要分别组装机械臂与加工工具并分别进行示教，因为每个机械臂与加工工具在安装时，都可能存在加工或安装误差。
3.所以尽管工具相同，机械臂相同，但也会造成工具中心与机械臂末端的差异各不相同，从而导致机械臂之间示教的点位不能复用，需要工作人员分别对每台机械臂进行工具坐标系的标定，耗时耗力，并不经济。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质，以实现机械臂之间示教的点位能够复用，加速复数相同配置机械臂工具坐标的标定过程。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机械臂工具坐标的自动标定方法，其步骤包括：步骤s100以第一机械臂作为基准，进行工具坐标系的标定；步骤s200当标定后的第一机械臂操控末端第一工具能夹取到标定物时，通过第一机械臂上手眼标定过的相机识别设置在标定物旁的mark，以将此时抓取位姿转换至mark坐标系下获取初始示教点位；步骤s300 发送初始示教点位至第二机械臂，当判断位姿差异超出阈值时，示教调整第二机械臂进行补偿，以完成其工具坐标系的标定。
6.在可能的优选实施方式中，其中步骤s100中所述工具坐标系的标定步骤包括：步骤s110操控第一机械臂夹持标定针以数种不同姿态点位去碰触标定点，以建立第一工具到机械臂基坐标系的齐次矩阵，其中表示第一工具到第一机械臂末端的齐次矩阵，表示第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵；步骤s120展开步骤s110中的矩阵，依据各姿态点位联立方程组，以根据最小二乘法计算：
;获取第一工具到第一机械臂末端的位置差，其中表示当前第一工具在第一机械臂基坐标系下的位置向量，表示当前第一机械臂末端在基坐标系下的位置向量，表示当前第一工具到第一机械臂末端的位置向量，表示当前第一机械臂末端到基坐标系的旋转矩阵；步骤s130以步骤s110中的一个姿态点位为起点，调整第一机械臂在x、y轴方向进行坐标偏移，以计算第一工具到第一机械臂末端的x、y、z方向向量，从而获取第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定。
7.在可能的优选实施方式中，其中步骤s100中所述工具坐标系的标定步骤包括：步骤s140操控第一机械臂夹持标定针去碰触标定点，并记为；步骤s150操控第一机械臂末端沿z轴移动一段距离，以标记出点；步骤s160以为圆心，r为半径建立标定环，将标定环均分为数个象限，均转动预设角度，以在各象限所处环上获取数个点位位置并分别计算出对应姿态点位；步骤s170操控第一机械臂夹持标定针以步骤s160所获姿态点位去碰触标定点，以建立第一工具到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵，其中表示第一工具到第一机械臂末端的齐次矩阵，表示第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵；步骤s180根据各姿态点位联立方程组，以根据最小二乘法计算：;获取第一工具到第一机械臂末端的位置差，其中表示当前第一工具在第一机械臂基坐标系下的位置向量，表示当前第一机械臂末端在基坐标系下的位置向量，表示当前第一工具到第一机械臂末端的位置向量，表示当前第一机械臂末端到基坐标系的旋转矩阵；步骤s190以步骤s160中的一个姿态点位为起点，调整第一机械臂在x、y轴方向进行坐标偏移，以计算第一工具到第一机械臂末端的x、y、z方向向量，从而获取第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定。
8.在可能的优选实施方式中，其中步骤s300中所述示教调整第二机械臂进行补偿的步骤包括：步骤s310示教第二机械臂移动到符合抓取精度要求的位姿下，并反乘回视觉识别
的参数，以获取第二机械臂的第二工具到末端的齐次矩阵：
9.其中，为第一机械臂抓取姿态到第一机械臂基座标系下的齐次矩阵，为第一机械臂中抓取位姿到mark的齐次逆矩阵，为mark到相机坐标系下的齐次逆矩阵，为相机坐标系到第一机械臂第一工具的齐次逆矩阵；步骤s320通过关节角度，去正解求得此时第二机械臂末端到第二机械臂基坐标系下的位姿，计算第二工具到第二机械臂末端的齐次矩阵：
10.其中：为第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次逆矩阵。
11.在可能的优选实施方式中，其中所述mark与标定物的相对位置关系固定。
12.为了实现上述目的，对应上述方法，本发明第二个方面，还提供了一种机械臂工具坐标的自动标定系统，其包括：存储单元，用于存储包括如上任一所述机械臂工具坐标的自动标定方法步骤的程序，以供控制单元，传输单元，处理单元，适时调取执行；控制单元，用于操控第一机械臂及其第一工具，进行示教运动；处理单元，用于记录第一机械臂示教参数，以计算第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定；控制单元，还用于操控标定后的第一机械臂操控末端第一工具夹取标定物，同时控制第一机械臂上的相机识别设置在标定物旁的mark，以供处理单元将此时抓取位姿转换至mark坐标系下获取初始示教点位；传输单元，用于发送初始示教点位至第二机械臂，以供控制单元操控机械臂移动至对应点位后，由处理单元判断位姿差异是否超出阈值，当超出阈值时，处理单元对第二机械臂进行补偿计算，以完成其工具坐标系的标定。
13.在可能的优选实施方式中，其中所述第二机械臂补偿计算的步骤包括：控制单元，用于控制第二机械臂移动到符合抓取精度要求的位姿下；处理单元，用于在此位姿下反乘回视觉识别的参数，以获取第二机械臂的第二工具到末端的齐次矩阵；而后通过关节角度，去正解求得此时第二机械臂末端到第二机械臂基坐标系下的位姿，计算第二工具到第二机械臂末端的齐次矩阵。
14.为了实现上述目的，对应上述方法，本发明第三个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述机械臂工具坐标的自动标定方法的步骤。
15.通过本发明提供的该机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质，能够在一次工具坐标系标定后，通过视觉识别的技术，记录一次抓取位姿，后续根据此抓取位姿通过示教的方式做补偿，便可完成针对复数同等配置的机械臂工具坐标的标定，从而实现复
用机械臂之间示教的点位，加速复数相同配置机械臂工具坐标的标定过程，整体提高标定效率，并显著降低现场人员的标定操作难度。
附图说明
16.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明的机械臂工具坐标的自动标定方法步骤示意图图；图2为本发明的机械臂工具坐标的自动标定方法逻辑流程图；图3为本发明的机械臂工具坐标的自动标定方法中机械臂、末端工具、标定物、相机及mark的示意图；图4为本发明的机械臂工具坐标的自动标定方法中第二机械臂采用第一机械臂工具坐标系的标定来抓取标定物产生偏差时的状态示意图；图5-图6为本发明的机械臂工具坐标的自动标定方法中建立标定环来获取姿态点位的示意图；图7为本发明的机械臂工具坐标的自动标定系统结构示意图。
17.附图标记说明机械臂1，夹爪工具2，相机3，标定物4，mark（标记）5，标定针6。
具体实施方式
18.为了使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例来对本发明的具体技术方案进行清楚、完整地描述，以助于本领域的技术人员进一步理解本发明。显然，本案所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思及相互不冲突的前提下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的揭露及保护范围。
19.此外本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“s100”、“s200”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。同时本发明中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”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，结合现有技术来理解上述术语在本案中的具体含义。
20.请参阅图1至图6所示，为实现机械臂之间示教的点位能够复用，加速复数相同配置机械臂工具坐标的标定过程，本发明提供的该机械臂工具坐标的自动标定方法，其步骤包括：步骤s100以第一机械臂作为基准，进行工具坐标系的标定。
21.具体的，在示例中，所述工具坐标系的标定步骤包括：步骤s110操控第一机械臂夹持标定针以四种不同姿态点位去碰触空间中同一个标定点，同时为了确保触碰点的准确性，可以将标定点视为一个针状物体的针尖，如图5所示，其单个点的具体公式可如下所示： ,籍此以建立第一工具到机械臂基坐标系的齐次矩阵，其中 表示第一工具到第一机械臂末端的齐次矩阵， 表示第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵。
22.步骤s120 展开步骤s110中的矩阵后，可获得如下的数学关系式： ,其中 表示当前第一工具在第一机械臂基坐标系下的位置向量， 表示当前第一机械臂末端在基坐标系下的位置向量， 表示当前第一工具到第一机械臂末端的位置向量， 表示当前第一机械臂末端到基坐标系的旋转矩阵。
23.进一步的，四个点位的表达形式最终可展示为如下所示： ,,,。
24.其中：由于四个点位姿态不同，但是最终的位置相同。因此等式左边均相等，右边会存在差异。故联立方程组可获得计算关系，最终的 可表达为：
ꢀꢀ
。
25.由于等式坐标的括号内为9*3的矩阵，等式右边括号内的为9*1的矩阵，系数矩阵不是方阵，不可直接求逆，此时根据最小二乘法可算出第一工具到第一机械臂末端的位置差。
26.之后便可开始计算工具到机械臂末端的姿态差异，此时需要两个点，一个点用于确定x轴，另一个确定y轴。
27.步骤s130 以步骤s110中的一个姿态点位为起点，例如以四个点中的最后一点为例，操控第一机械臂以姿态不变的方式沿着x轴方向进行移动，得到一点a，同理，操控第一机械臂以姿态不变的方式沿着y轴方向进行移动，得到一点b。
28.此时，x方向，y方向，z方向向量可表示为：
ꢀ
, ， ，从而获取第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定。
29.此外为了验证该数据的合理性，如图4所示，可操控机械臂的夹爪去抓取标定物，如果满足抓取要求，则认为合理，并记录下此时的第一机械臂抓取姿态以及偏差量的值。不满足则需要重新进行步骤s100-s130的操作。
30.另一方面，在优选实施方式中，当第一工具的z轴方向与第一机械臂末端z轴的方向一致时，为减少前期tcp标定时的示教操作量，可采取如下之操作自动生成点位，其步骤包括：步骤s140操控第一机械臂移动到标定点针尖上方，使第一机械臂夹持标定针去碰触标定点，并记录此时的点位为 。
31.步骤s150操控第一机械臂末端沿z轴移动一段距离d，以标记出点 。
32.步骤s160如图6所示，以 为圆心，r为半径建立标定环，将标定环均分为数个象限，均转动预设角度，以在各象限所处环上获取数个点位位置并分别计算出对应姿态点位。
33.具体来说，例如此时将圆面分为四个象限，分别取四个角度，依次为0
°
，90
°
，180
°
，270
°
。可理解为仅对 点的x或y值做增减r的操作。这样的目的是仅改变y或者y的值，从机械臂末端逆解到关节值，在轨迹规划的时候相对稳定。
34.其中第一个自动生成点：,即： ,其中 分别为第一个生成点的x、y、z坐标值， ,,分别为圆心 的x、y、z坐标值。
35.第二个点： 。
36.第三个点： 。
37.第四个点： 。
38.进一步的，此时需要从生成的点位位置值计算出生成点位的姿态值。
39.统一的具体步骤可入下所示： ,
,,其中 分别为： 、、、，可分别带入式中。 ，，分别为新生成点位的的rx，ry，rz姿态值。
40.步骤s170当有了四个姿态点位后，操控第一机械臂夹持标定针以步骤s160所获姿态点位去碰触标定点，以建立第一工具到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵 =*，其中 表示第一工具到第一机械臂末端的齐次矩阵， 表示第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵；步骤s180根据各姿态点位联立方程组，以根据最小二乘法计算： ,获取第一工具到第一机械臂末端的位置差，其中 表示当前第一工具在第一机械臂基坐标系下的位置向量， 表示当前第一机械臂末端在基坐标系下的位置向量， 表示当前第一工具到第一机械臂末端的位置向量， 表示当前第一机械臂末端到基坐标系的旋转矩阵；步骤s190以步骤s160中的一个姿态点位为起点，调整第一机械臂在x、y轴方向进行坐标偏移，以计算第一工具到第一机械臂末端的x、y、z方向向量，从而获取第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定。
41.由此可见，通过上述示例的方法，可通过数学模型自动生成需要的点位，有效减少示教的点位。
42.进一步的，不管是自动生成点位亦或是手动示教，针对后续其他相同配置的机械臂及其工具，都需要针尖对针尖的触碰四个点用于tcp，两个用于标定方向，这对现场操作人员的操作要求提出了较大的挑战，且多台设备间实施过于繁琐，因此为了解决该问题，本示例下将示教6个点或者3个点的方式改为示教1个点（一步示教）的方式。此外，也再不需要高精度的点对点的形式。
43.为此本案引入视觉标定技术，在机械臂末端上安装了相机，并在需要抓取的标定物旁放置了一个识别mark。其中引入视觉的目的是为了有一个共同的基准，即mark的坐标系。此外，mark与抓取物体的相对位置关系不会改变。
44.步骤s200当标定后的第一机械臂操控末端第一工具能夹取到标定物时，通过第一机械臂上手眼标定过的相机识别设置在标定物旁的mark，以将此时抓取位姿转换至mark坐标系下获取初始示教点位。
45.具体的，其中相机进行手眼标定的过程包括：先获取机械臂末端上的相机与机械臂末端的关系。可基于最小二乘法示教十个点位同时拍摄标志物mark的形式进行标定。具体可如下公式所示：
ꢀ
,... ,其中： 表示机械臂末端到基座标系下的齐次矩阵， 表示相机到机械臂末端的齐次矩阵， 表示标志物mark到机械臂基座标系的齐次矩阵。
46.联立10组等式，可获取到手眼矩阵，用于后续的视觉工具坐标系补偿。
47.之后将抓取位姿进行一个坐标系变换的操作。使其转入到mark坐标系下。具体表达式可如下所示： 。
48.其中 表示第一机械臂抓取姿态到第一机械臂基座标系下的齐次矩阵， 表示第一机械臂抓取姿态到mark标志物座标系下的齐次矩阵， 表示mark标志物座标系到相机坐标系下的齐次矩阵，
ꢀꢀ
表示相机座标系到第一机械臂末端第一工具坐标系下的齐次矩阵， 表示第一机械臂末端工具坐标系到第一机械臂末端坐标系到下的齐次矩阵。
49.步骤s300 发送初始示教点位至第二机械臂，当判断位姿差异超出阈值时，示教调整第二机械臂进行补偿，以完成其工具坐标系的标定。
50.具体的，由于不同机械臂及其工具的加工或装配存在误差的影响，因此第二机械臂移动到的初始示教点位可能并不满足抓取精度的要求。当然如果能够满足则视为完成了对第二机械臂的标定。
51.因此，为了判断是否符合差异阈值，在抓取精度不满足的情况下，此时可通过对第二机械臂手动示教的方式，使其运行到符合抓取精度要求的位姿下，再比较两台机械臂位姿的差异d。具体数学表达式可如下所示：。
52.其中 表示机第一械臂抓取姿态到第一机械臂基座标系下的齐次矩阵，为第一台机械臂的抓取位姿。 表示机第二械臂抓取姿态到第二机械臂基座标系下的齐次矩阵，为第二台机械臂的抓取位姿。
53.此时若判断d超出阈值，则需要对第二机械臂进行补偿，步骤包括：步骤s310示教第二机械臂移动到符合抓取精度要求的位姿下，并反乘回视觉识别的参数 ，以获取第二机械臂的第二工具到末端的齐次矩阵 ： ,
其中， 为第一机械臂抓取姿态到第一机械臂基座标系下的齐次矩阵， 为第一机械臂中抓取位姿到mark的齐次逆矩阵， 为mark到相机坐标系下的齐次逆矩阵， 为相机坐标系到第一机械臂第一工具的齐次逆矩阵；步骤s320此时，由于前述改动了机械臂的位姿信息，因此，旧的机械臂位姿信息不能再反乘，此时通过关节角度，去正解求得此时第二机械臂末端到第二机械臂基坐标系下的位姿，计算第二工具到第二机械臂末端的齐次矩阵
ꢀꢀ
： ,其中： 为第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次逆矩阵。最终得到的 即为第二机械臂的工具坐标系。
54.籍此重复上述示例步骤，便可对其他相同配置的机械臂及其工具进行工具坐标系的标定。
55.对应上述方法，请参阅图7，本发还提供了一种机械臂工具坐标的自动标定系统，其包括：存储单元，用于存储包括如上任一所述机械臂工具坐标的自动标定方法步骤的程序，以供控制单元，传输单元，处理单元，适时调取执行；控制单元，用于操控第一机械臂及其第一工具，进行示教运动；处理单元，用于记录第一机械臂示教参数，以计算第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定；控制单元，还用于操控标定后的第一机械臂操控末端第一工具夹取标定物，同时控制第一机械臂上的相机识别设置在标定物旁的mark，以供处理单元将此时抓取位姿转换至mark坐标系下获取初始示教点位；传输单元，用于发送初始示教点位至第二机械臂，以供控制单元操控机械臂移动至对应点位后，由处理单元判断位姿差异是否超出阈值，当超出阈值时，处理单元对第二机械臂进行补偿计算，以完成其工具坐标系的标定。
56.进一步的，其中所述第二机械臂补偿计算的步骤包括：控制单元，用于控制第二机械臂移动到符合抓取精度要求的位姿下；处理单元，用于在此位姿下反乘回视觉识别的参数，以获取第二机械臂的第二工具到末端的齐次矩阵；而后通过关节角度，去正解求得此时第二机械臂末端到第二机械臂基坐标系下的位姿，计算第二工具到第二机械臂末端的齐次矩阵。
57.另一方面，对应上述方法，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述机械臂工具坐标的自动标定方法的步骤。
58.综上所述，通过本发明提供的该机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质，能够在一次工具坐标系标定后，通过视觉识别的技术，记录一次抓取位姿，后续根据此抓取位姿通过示教的方式做补偿，便可完成针对复数同等配置的机械臂工具坐标的标定，从而实现复用机械臂之间示教的点位，加速复数相同配置机械臂工具坐标的标定过程，整
体提高标定效率，并显著降低现场人员的标定操作难度。
59.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
60.本领域技术人员可以理解，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
61.此外实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-onlymemory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
62.此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

技术特征：
1.一种机械臂工具坐标的自动标定方法，其步骤包括：步骤s100以第一机械臂作为基准，进行工具坐标系的标定；步骤s200当标定后的第一机械臂操控末端第一工具能夹取到标定物时，通过第一机械臂上手眼标定过的相机识别设置在标定物旁的mark，以将此时抓取位姿转换至mark坐标系下获取初始示教点位；步骤s300 发送初始示教点位至第二机械臂，当判断位姿差异超出阈值时，示教调整第二机械臂进行补偿，以完成其工具坐标系的标定。2.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标的自动标定方法，其中步骤s100中所述工具坐标系的标定步骤包括：步骤s110操控第一机械臂夹持标定针以数种不同姿态点位去碰触标定点，以建立第一工具到机械臂基坐标系的齐次矩阵 ，其中表示第一工具到第一机械臂末端的齐次矩阵，表示第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵；步骤s120展开步骤s110中的矩阵，依据各姿态点位联立方程组，以根据最小二乘法计算：;获取第一工具到第一机械臂末端的位置差，其中表示当前第一工具在第一机械臂基坐标系下的位置向量，表示当前第一机械臂末端在基坐标系下的位置向量，表示当前第一工具到第一机械臂末端的位置向量，表示当前第一机械臂末端到基坐标系的旋转矩阵；步骤s130以步骤s110中的一个姿态点位为起点，调整第一机械臂在x、y轴方向进行坐标偏移，以计算第一工具到第一机械臂末端的x、y、z方向向量，从而获取第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定。3.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标的自动标定方法，其中步骤s100中所述工具坐标系的标定步骤包括：步骤s140操控第一机械臂夹持标定针去碰触标定点，并记为；步骤s150操控第一机械臂末端沿z轴移动一段距离，以标记出点；步骤s160以为圆心，r为半径建立标定环，将标定环均分为数个象限，均转动预设角度，以在各象限所处环上获取数个点位位置并分别计算出对应姿态点位；步骤s170操控第一机械臂夹持标定针以步骤s160所获姿态点位去碰触标定点，以建立第一工具到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵，其中表示第一工具到第一机械臂末端的齐次矩阵，表示第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次矩阵；步骤s180根据各姿态点位联立方程组，以根据最小二乘法计算：
;获取第一工具到第一机械臂末端的位置差，其中表示当前第一工具在第一机械臂基坐标系下的位置向量，表示当前第一机械臂末端在基坐标系下的位置向量，表示当前第一工具到第一机械臂末端的位置向量，表示当前第一机械臂末端到基坐标系的旋转矩阵；步骤s190以步骤s160中的一个姿态点位为起点，调整第一机械臂在x、y轴方向进行坐标偏移，以计算第一工具到第一机械臂末端的x、y、z方向向量，从而获取第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定。4.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标的自动标定方法，其中步骤s300中所述示教调整第二机械臂进行补偿的步骤包括：步骤s310示教第二机械臂移动到符合抓取精度要求的位姿下，并反乘回视觉识别的参数，以获取第二机械臂的第二工具到末端的齐次矩阵：;其中，为第一机械臂抓取姿态到第一机械臂基座标系下的齐次矩阵，为第一机械臂中抓取位姿到mark的齐次逆矩阵，为mark到相机坐标系下的齐次逆矩阵，为相机坐标系到第一机械臂第一工具的齐次逆矩阵；步骤s320通过关节角度，去正解求得此时第二机械臂末端到第二机械臂基坐标系下的位姿，计算第二工具到第二机械臂末端的齐次矩阵：;其中：为第一机械臂末端到第一机械臂基坐标系的齐次逆矩阵。5.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标的自动标定方法，其中所述mark与标定物的相对位置关系固定。6.一种机械臂工具坐标的自动标定系统，其包括：存储单元，用于存储包括如权利要求1至5中任一所述机械臂工具坐标的自动标定方法步骤的程序，以供控制单元，传输单元，处理单元，适时调取执行；控制单元，用于操控第一机械臂及其第一工具，进行示教运动；处理单元，用于记录第一机械臂示教参数，以计算第一工具到第一机械臂末端的偏差量关系，以完成工具坐标系的标定；控制单元，还用于操控标定后的第一机械臂操控末端第一工具夹取标定物，同时控制第一机械臂上的相机识别设置在标定物旁的mark，以供处理单元将此时抓取位姿转换至
mark坐标系下获取初始示教点位；传输单元，用于发送初始示教点位至第二机械臂，以供控制单元操控机械臂移动至对应点位后，由处理单元判断位姿差异是否超出阈值，当超出阈值时，处理单元对第二机械臂进行补偿计算，以完成其工具坐标系的标定。7.根据权利要求6所述的机械臂工具坐标的自动标定系统，其中所述第二机械臂补偿计算的步骤包括：控制单元，用于控制第二机械臂移动到符合抓取精度要求的位姿下；处理单元，用于在此位姿下反乘回视觉识别的参数，以获取第二机械臂的第二工具到末端的齐次矩阵；而后通过关节角度，去正解求得此时第二机械臂末端到第二机械臂基坐标系下的位姿，计算第二工具到第二机械臂末端的齐次矩阵。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述机械臂工具坐标的自动标定方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质，其方法步骤包括：步骤S100以第一机械臂作为基准，进行工具坐标系的标定；步骤S200当标定后的第一机械臂操控末端第一工具能夹取到标定物时，通过第一机械臂上手眼标定过的相机识别设置在标定物旁的Mark，以将此时抓取位姿转换至Mark坐标系下获取初始示教点位；步骤S300发送初始示教点位至第二机械臂，当判断位姿差异超出阈值时，示教调整第二机械臂进行补偿，以完成其工具坐标系的标定。籍此以实现机械臂之间示教的点位能够复用，加速复数相同配置机械臂工具坐标的标定过程。程。程。


技术研发人员：赵越 陆蕴凡 沈锴 王益亮 石岩 李华伟
受保护的技术使用者：上海仙工智能科技有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/7/18