機器人工具座標系標定原理

工具座標系
預設的工具座標系是以法蘭中心點為原點，XYZ方向固定的一個座標系。其他任何安裝在末端法蘭上的工具，TCP點的位置相對於法蘭中心點是固定的，以這個TCP為原點建立工具座標系其實就可以看做相對於末端的平移和旋轉。
標定
工業機器人使用過程中經常在機器人末端法蘭面安裝不同的工具來滿足實際生產需求，為了準確控制工具運動的位置與姿態，需要對工具所在座標系進行標定。

對於工業機器人來說，基座標B與 末端法蘭面所在座標系 T之間的關係在製作機器人的時候已經設定好，每次機械臂在運動時，每一個關節的旋轉扭角在變化，進而計算出各個關節的座標系變換，具體原理可以參考機器人D-H座標系的構建。本文簡化其中的關係，假定基座標B與末端法蘭面所在座標系E之間的變換矩陣為
。工具座標系與末端座標系的變換矩陣為
，三種座標系有如下關係：

由於工具與機器人末端法蘭面的位置關係固定不變，其標定過程是標定機器人工具所在座標系T與機器人末端座標系E 的關係,其含義是工具座標系相對於機器人末端座標系的位置關係，標定型別與手眼標定類似。標定過程可以分為兩個部分，工具中心點位置(TCP) 標定，工具座標系姿態標定(TCF) 。

• 工具座標系姿態(TCF)標定

我認為工具座標系姿態比較好標定，看上面圖1，工具座標系 T的零點在槍尖末端，一旦位置確定後，姿態可以是任意的，有無數種，就看選擇那種比較方便了。目前接觸到兩種標定姿態：

1. 工具座標系姿態直接使用機器人末端E 的姿態，這樣兩者之間只有平移關係；
2. 工具座標系姿態直接使用機器人基座B 的姿態，同樣兩者之間只有平移關係。