Fast calibration method of robot tool coordinate

LI Guang-yun; LUO Hao-long; WANG Li

doi:10.37188/OPE.20212906.1375

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Fast calibration method of robot tool coordinate

Micro\/Nano Technology and Fine Mechanics | 更新时间：2026-09-12

- Fast calibration method of robot tool coordinate
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 6, Pages: 1375-1386(2021)
- 作者机构：
  
  战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州 450001
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20212906.1375
  CLC： TP242;
- Received：21 October 2020，
  
  Revised：2020-12-07，
  
  Published：15 June 2021
- 稿件说明：
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李广云,罗豪龙,王力.机器人工具坐标系的快速标定方法[J].光学精密工程,2021,29(06):1375-1386.

LI Guang-yun,LUO Hao-long,WANG Li.Fast calibration method of robot tool coordinate[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1375-1386.
李广云,罗豪龙,王力.机器人工具坐标系的快速标定方法[J].光学精密工程,2021,29(06):1375-1386. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1375.

LI Guang-yun,LUO Hao-long,WANG Li.Fast calibration method of robot tool coordinate[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1375-1386. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1375.

摘要

为了解决机器人工具坐标系标定时标定精度不高、效率较低的问题，提出一种基于激光跟踪仪的工具坐标系快速标定方法。首先，分析机器人末端法兰盘的结构，根据法兰盘上各点的相对位置关系，利用激光跟踪仪及几何法原理进行工具坐标系的位置标定；其次，控制机器人沿工具坐标系的

轴和

轴方向分别运动，根据工具坐标系和法兰末端坐标系的相对位姿关系进行工具坐标系姿态标定；最后，利用基于距离约束的工具坐标系标定方法和本文提出的几何法标定结果进行精度对比分析。实验结果表明几何法进行工具坐标系后机器人定位精度能达到0.692 mm，与距离约束法的工具坐标系标定精度相当；同时几何法不需要机器人运动，只需测

量机器人末端的6个点就能实现工具坐标系的位置标定，且机器人末端更换新的工具后只需测量一个点就能实现新工具的位置标定。实验表明，几何法标定实验过程为3 min，而距离约束法实验过程为8 min，标定效率提高了62.5%，说明该方法具有高效率和高精度的特点，能够满足高精度任务作业的实际需要。

Abstract

To address the problem of low precision or low efficiency in the calibration of a robot tool coordinate system， a fast calibration method of the tool coordinate system by a laser tracker is proposed. First， the structure of the robot end flange is analyzed based on the relative position relationship of each point on the flange. The laser tracker is used to calibrate the position of the tool coordinate system based on the principle of the geometric method. Second， the robot is controlled to move along the

- and

-axes of the tool coordinate system， and the posture of the tool coordinate system is calibrated based on the relative position and posture relationship between the tool coordinate system and the flange end coordinate system. Finally， the calibration method based on the distance constraint proposed in previous studies is used to calibrate the tool coordinate system， and the accuracy is compared with that of the geometric method proposed in this paper. The experimental results show that the accuracy of the proposed calibration method can reach 0.692 mm， which is equivalent to that of the distance constraint method. Meanwhile， in the geometric method， the robot does not need to be moved； it only needs to measure six points at its end， to calibrate the position of the tool coordinate system. In addition， after the robot end is replaced with a new tool， the position of the new tool coordinate system can be obtained by measuring one point only. It shows that the proposed geometric method for a robot tool coordinate system calibration has high efficiency and high precision.

关键词

Keywords

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