本发明涉及机器人误差标定，尤其涉及一种六自由度视觉抓取系统的机械臂及其自标定方法。
背景技术：
1、视觉抓取系统的标定主流方法主要存在以下问题。
2、1、依赖额外的设备和专业的工程人员。在目前的零位标定方法中，有的需要采用专业标定设备，如激光跟踪仪、运动捕捉系统等。这些设备成本高，需要专业的工程人员进行操作和维护。
3、2、操作复杂、耗费人力物力。采用标定设备进行零位标定方法通常需要在客户现场进行，操作复杂，耗费大量的人力物力。这增加了企业的运营成本，降低了生产效率。
技术实现思路
1、技术目的：针对现有技术中的缺陷，本发明公开了一种六自由度视觉抓取系统的机械臂及其自标定方法。
2、技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
3、一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，所述机械臂包括依次连接的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴、翻滚轴、俯仰轴和末端执行器，末端执行器具有空间六自由度；机械臂运动到工作平台上通过标定区上的标定板实现零位自标定；
4、机械臂自标定方法包括以下步骤：
5、s1、构建末端执行器的局部坐标系frame_end，末端执行器所在位置为oend，机械臂行进正前方向为xend，竖直向下方向为zend，y轴遵循右手法则，其中，末端执行器所在平面为plane_end；对机械臂末端的翻滚轴和俯仰轴进行轴零位标定；
6、s2、构建机械臂的空间坐标系，机械臂的空间坐标系遵循右手坐标系原则，坐标原点为第一旋转轴的中心，z轴为升降轴方向，x轴为第一旋转轴正前方向，y轴遵循右手法则；对机械臂的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴进行轴零位标定。
7、优选地，s1包括以下步骤：
8、s1.1、控制末端执行器运动到标定区，通过距离传感器采集末端执行器与标定板的距离信息，依次获取三个距离传感器的数据d1、d2、d3，构建末端执行器所在平面plane_end，从而获得末端执行器所在平面plane_end与标定板平面plane_base之间的位置关系；
9、s1.2、获取标定板平面plane_base的法向量获取法向量在yoz平面下的投影n_baseyoz与y轴的夹角作为翻滚角偏差δroll；获取法向量在xoz平面下的投影n_basexoz与x轴的夹角作为俯仰角偏差δpitch；
10、s1.3、根据计算的角偏差δroll和角偏差δpitch，通过伺服控制算法调整翻滚轴和俯仰轴的电机，使得末端执行器所在平面plane_end与标定板平面plane_base的角度偏差小于阈值。标定当前位置对应的电机值为翻滚轴和俯仰轴的实际零位。
11、优选地，翻滚角偏差δroll、俯仰角偏差δpitch的计算公式包括：
12、
13、其中，为frame_end坐标系中yoz平面的法向量，为frame_end坐标系xoz平面的法向量，为标定板平面plane_base的法向量。
14、优选地，s2包括以下步骤：
15、s2.1、末端执行器根据下发指令运动到理论目标点位姿，根据机械臂逆运动学模型获取第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴的理论控制量；
16、s2.2、获取控制控制末端执行器运动至新的空间值后，结合理论目标点位姿求解升降轴标定零位；
17、s2.3、通过视觉图像识别技术得到末端执行器中心与标定板中心后求解第一旋转轴、伸缩轴、第二旋转轴的标定零位；
18、s2.4、分别控制第一旋转轴、伸缩轴、第二旋转轴运动至标定零位，设置当前位置为第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴、翻滚轴、俯仰轴的标定零位。
19、优选地，s2.2中获取控制控制末端执行器运动至新的空间值后，结合理论目标点位姿求解升降轴标定零位，包括：
20、获取距离传感器数据d1、d2、d3，当前末端执行器与标定板之间的实际距离da的计算公式为：
21、
22、则升降轴2控制量偏差为δd＝da-d0；控制末端执行器运动至新的空间值p′z，p′z＝pz+δd，记录当前升降轴2的控制量为l2_c；则升降轴2求解标定零位位置为：
23、l2_zero＝l2_c-l2_0。
24、优选地，s2.3中通过视觉图像识别技术得到末端执行器中心与标定板中心后求解第一旋转轴、伸缩轴、第二旋转轴的标定零位，包括：
25、视觉相机进行拍照并通过视觉图像识别技术计算末端执行器中心与标定板中心p的偏差值δv＝{δx，δy，δyaw}，利用视觉伺服技术根据偏差值控制末端执行器运动；当δv小于设定阈值内时，获取当前第一旋转轴、伸缩轴、第二旋转轴的实际控制量为(θ1_c，l3_c，θ4_c)t；求解第一旋转轴、伸缩轴、第二旋转轴的标定零位为：
26、(θ1_zero，l3_zero，θ4_zero)＝(θ1_c，l3_c，θ4_c)-(θ1_0，l3_0，θ4_0)。
27、一种六自由度视觉抓取系统的机械臂，用于根据以上任一所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法进行零位标定，所述机械臂包括依次连接的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴、翻滚轴、俯仰轴和末端执行器，末端执行器具有空间六自由度；机械臂运动到工作平台上通过标定区上的标定板实现零位自标定；构建末端执行器的局部坐标系，用于实现机械臂末端的翻滚轴和俯仰轴的轴零位标定；构建机械臂的空间坐标系，机械臂的空间坐标系遵循右手坐标系原则，用于实现机械臂的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴的轴零位标定。
28、有益效果：本发明仅依靠自身所具有的传感器完成自标定流程，无需使用外部专业测量装置、无需专业工程人员、操作简单、标定流程快，降低机械臂标定零位的财力、物力以及时间成本，并且标定参数多，提高工作效率。
1.一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，其特征在于：所述机械臂包括依次连接的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴、翻滚轴、俯仰轴和末端执行器，末端执行器具有空间六自由度；机械臂运动到工作平台上通过标定区上的标定板实现零位自标定；
2.根据权利要求1所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，其特征在于，s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，其特征在于：翻滚角偏差δroll、俯仰角偏差δpitch的计算公式包括：
4.根据权利要求1所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，其特征在于，s2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，其特征在于：s2.2中获取控制控制末端执行器运动至新的空间值后，结合理论目标点位姿求解升降轴标定零位，包括：
6.根据权利要求1所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法，其特征在于：s2.3中通过视觉图像识别技术得到末端执行器中心与标定板中心后求解第一旋转轴、伸缩轴、第二旋转轴的标定零位，包括：
7.一种六自由度视觉抓取系统的机械臂，用于根据权利要求1-6任一所述的一种六自由度视觉抓取系统的机械臂自标定方法进行零位标定，其特征在于：所述机械臂包括依次连接的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴、翻滚轴、俯仰轴和末端执行器，末端执行器具有空间六自由度；机械臂运动到工作平台上通过标定区上的标定板实现零位自标定；构建末端执行器的局部坐标系，用于实现机械臂末端的翻滚轴和俯仰轴的轴零位标定；构建机械臂的空间坐标系，机械臂的空间坐标系遵循右手坐标系原则，用于实现机械臂的第一旋转轴、升降轴、伸缩轴、第二旋转轴的轴零位标定。
