移动机器人坐标定位方案
机器人学-机器人坐标系及其标定原理
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六自由度工业机器人实训项目指导书
坐标系管理界面的底部并排放置四个功能图标。 {复制数据}用于复制所选中的坐标系的 (X、Y、Z、A、B、C) 数据，数据复制成功 后，用户可以在坐标系手动修改界面进行数据粘贴操作。 {设为当前}用于修改机器人系统的当前坐标系。用户长按{设为当前}图标 1 秒钟， 可以将当前正在操作的 坐标系统设置为机器人使用的坐标系统。 {修改}用于用户手动修改坐标系数据。坐标系手动修改操作界面如图 3-3 所示：
（3）选择“三点法模式 1”，以世界坐标系 WCS 的 7 号坐标系为例，世界坐标系 的标定步骤如下：
第一步，从坐标系选项卡选择 WCS 坐标系，并选中 7 号坐标系。然后点击{设置} 按钮，进入坐标系标定设置界面。
图 3-6 坐标系选项卡
第二步：确保{三点法模式 1}处于被选中的状态，而且原点偏置功能未使用；使用 XY 平面法。点击{下一步}，进入位置点记录界面。
（4）关闭机器人，参照 2.3.4。
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轴名称 X轴
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表 3-1 机器人坐标系 KCS 的轴
操作键
动作
沿 KCS 坐标系 X 轴平移运动
移动轴 Y 轴 Z轴
沿 KCS 坐标系 Y 轴平移运动 沿 KCS 坐标系 Z 轴平移运动
绕X 轴
绕KCS 坐标的X 轴旋转运动
旋转轴 绕Y 轴
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图 3-4 三点法模式及 XY/YZ/ZX 平面选择
使用{三点法模式 1}，用户示教三个点为：原点 P1，X 轴（Y 轴或 Z 轴）正轴方向 上的一点 P2，XY 平面（YZ 平面或 ZX 平面）上的一点 P3。用这种方法示教的坐标系的 原点位于 P1 点，X 轴（Y 轴或 Z 轴）的正方向从 P1 点指向 P2 点，P3 点位于 Y 轴（Z 轴或 X 轴）正方向一侧。
机器人的导航与定位
机器人的导航与定位随着科技的不断发展，机器人技术正在逐渐融入人们的生活中。
而机器人的导航与定位技术，则是使机器人能够自主地感知和定位周围环境，准确地进行导航和移动的关键。
一、概述机器人的导航与定位技术是指通过各种感知设备和计算方法，使机器人能够感知周围环境，识别位置与方位，并据此安排导航路径，实现自主移动和定位的技术。
导航与定位技术在机器人应用中具有重要地位，它不仅可以帮助机器人完成各种任务，还可以提高机器人的工作效率和安全性。
二、视觉导航与定位视觉导航与定位是一种常见的导航技术，它利用机器人上的摄像头或激光雷达等设备获取环境图像或点云数据，并通过图像处理和计算机视觉算法进行目标检测与识别，从而实现机器人在未知环境中的导航和定位。
这种技术广泛应用于自动驾驶汽车、无人机等领域。
三、惯性导航与定位惯性导航与定位是利用机器人上的惯性传感器，如加速度计和陀螺仪，来感知机器人的加速度和角速度，进而计算出机器人的位姿和位置的一种导航技术。
惯性导航与定位具有实时性好、精度高等优点，在室内环境中常常与其他导航技术相结合使用，提高导航和定位的准确性。
四、声学导航与定位声学导航与定位是利用声纳、超声波等设备，通过测量声波的传播时间和强度，结合声波反射原理，确定机器人与周围障碍物的距离和位置，并根据测量结果进行路径规划和导航。
这种技术主要应用于水下机器人、无人潜艇等领域。
五、卫星导航与定位卫星导航与定位是利用全球定位系统（GPS）等卫星导航系统，通过接收卫星发射的信号，计算机器人的经纬度坐标，实现全球范围的导航和定位。
卫星导航与定位技术已经广泛应用于无人飞行器、航海导航等领域，并取得了显著的成果。
六、融合导航与定位融合导航与定位是指将多种导航技术相结合，通过数据融合和算法优化，提高机器人导航与定位的准确性和鲁棒性。
常见的融合导航方法有卡尔曼滤波、粒子滤波等。
融合导航技术能够在不同环境和任务中适应性较强，已经成为机器人导航与定位研究的热点之一。
基于双编码盘定位的移动机器人高精度坐标矫正方法
左 右编码 器 的脉冲 计数 值变化 量 。
Ｍ Ｅ＿ Ｎ— Ｄ ｓ Ｌ ＝ Ｃ Ｐ ＲＣ Ｔ Ｌ ｉ
＿
＿
Ｄ ｌａｎ ＬＤ ｓ ｅｔＣ ｔ ：ｉ
走方 向 的坐 标精 度 ，保 证 行走 时坐 标 定位 在 垂 直 方 向 的坐 标 误差 在 １以 ％ 内 。其 具体 实现 过程 如下 ： （ 四个 步骤 与前 一过 程一 致 ，仅列 出第 五 步 前 及之 后的 步骤 ）：
解决 机器 人长 距 离行 走 的定位 精度 问题 ，在条件 有 限 的条件 下 可 以采 取 下
然 而 ，在实 际应 用 中由于 安装 于驱 动轮 两侧 的编 码盘 直径 不一 致 ，参 数测量 精度 不够 高 ，机 械结 构左右 对称 度不 够等 等原 因 ，Ｃ ＿Ｅ＿ Ｎ Ｍ ＰＲＣ Ｔ ＿ ，Ｃ— Ｅ —Ｎ＿ ，ＬＮＴ ＿Ｏ Ｅ￣ 个坐 标 定位 算法 中至 关重 要 的常 Ｌ ＭＰ Ｒｃ ＴＲ Ｅ ＧＨＣ ＤＲ 量通 常精 度不 足 以保 证上 述算 法得 出的坐 标具 有足 够 高的 定位 精度 。因此
Hale Waihona Puke 茎Ａ Ｖ Ｂ｜ Ｉ Ｉ ￣
基 于 双 编 码盘 定 位 的移 动 机 器 人 高精 度 坐 标 矫 正 方 法
李 洁１ 龙 也２ 谢博文３ 骆 毅
（． １武汉大学 国际软件学院软件工程系 湖 北 武汉 ４０７ ；２武汉大学 动力与机械学院 自动化 系 湖北 武汉 ４０７； ３０２ ． ３０２ ３ 武汉大学 计算机学院计算机 科学与技术系 湖北 武汉 ４ ０ ７ ；４ 武汉大学 电子信 息学 院测控技术与仪器系 湖北 武汉 ４ ０ ７ ） ． ３０２ ． ３０ ２
移动机器人坐标系转世界坐标系的原理
移动机器人坐标系转世界坐标系的原理移动机器人坐标系与世界坐标系之间的转换原理主要涉及三个坐标系：物体坐标系、惯性坐标系和世界坐标系。
物体坐标系是与机器人本身固连的一个参考坐标系，用于描述机器人的运动状态。
机器人上的各个关节和传感器都相对于这个物体坐标系进行定位和描述。
惯性坐标系是为了简化世界坐标系到机器人坐标系的转换而引入的中间坐标系。
它的原点与物体坐标系的原点重合，惯性坐标系的轴平行于世界坐标系的轴。
物体坐标系转换到惯性坐标系只需旋转，而从惯性坐标系转换到世界坐标系只需平移。
世界坐标系是一个特殊的坐标系，它建立了描述其他坐标系所需要的参考系。
世界坐标系是固定的，而机器人在世界坐标系中的位置和姿态会随着移动而改变。
机器人坐标系与世界坐标系之间的转换需要综合考虑平移和旋转的影响。
具体来说，当机器人移动时，其物体坐标系的原点在惯性坐标系中会发生平移，而当机器人进行旋转时，惯性坐标系相对于世界坐标系会发生旋转。
这种转换可以通过一系列的矩阵变换来实现，包括平移矩阵和旋转变换矩阵。
要完成从机器人坐标系到世界坐标系的转换，首先需要将机器人当前的状态表示为相对于物体坐标系的齐次变换矩阵（包括平移和旋转）。
然后，将这个齐次变换矩阵与从世界坐标系到物体坐标系的齐次变换矩阵相乘，即可得到从世界坐标系到机器人当前状态的齐次变换矩阵。
通过这个矩阵，可以找到机器人在世界坐标系中的位置和姿态。
同时，如果机器人在运行过程中引入了外部行走轴或旋转轴，还需要通过测量一些机械参数将机器人基坐标系变换到外部行走轴上，这种变换也称为D-H变换。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅移动机器人相关书籍或咨询该领域专家。
《移动机器人》课件-第6章 移动机器人定位
传感器动态性能还需提高，地图 存在累积误差
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6.2 同时定位与建图
SLAM问题可以描述为： 移动机器人从一个未知的位置出发，在不断运动过程中根据自身位姿估计和传感 器对环境的感知构建增量式地图，同时利用该地图更新自己的定位。 定位与增量式建图融为一体，而不是独立的两个阶段。
13 移动机器人
6.2 同时定位与建图
移动机器人
三维正态分布曲线
6.3.2 NDT算法
6.3.2 NDT算法
移动机器人
6.3.2 NDT算法
移动机器人
6.3.2 NDT算法
相对于ICP需要剔除不合适的点对（点对距离过大、包含边界点的点对）的 缺点，NDT算法不需要消耗大量的代价计算最近邻搜索匹配点，并且概率密度函 数在两幅图像采集之间的时间可以离线计算出来；
Cartographer的核心内容是融合多传感器数据的局部子图创建以及闭环检测 中的扫描匹配。该方案的不足是没有对闭环检测结果进行验证，在几何对称的环 境中，容易引起错误的闭环。
移动机器人
6.3 基于激光雷达的定位方法
激光雷达点云数据是由一系列空间中的点组成的，属于稀疏点云。 点云处理的关键在于点云的配准，是通过点云构建完整场景的基础。 目前常用的配准方法有ICP算法和 NDT算法。 典型的基于激光雷达的定位方法主要有：Gmapping、Hector SLAM和
6.1 定位
（2）绝对定位 原理：确定移动机器人在全局参考框架下的位姿信息。 特点：不依赖于时间和初始位姿，没有累积误差问题，具有精度高、可靠性
强等特点。 采用导航信标、主动或被动标识、地图匹配、全球定位系统、超声波、激光、
卫星、WiFi、射频标签、蓝牙、超宽带、计算机视觉等定位方法，属于绝对定位 范围。
简述工业机器人工件坐标的标定方法以及工件坐标系的作用
简述工业机器人工件坐标的标定方法以及工件坐标系的作用随着工业机器人在生产领域的应用越来越广泛，工件坐标的准确性和标定成为了至关重要的问题。
工件坐标标定是指确定机器人执行任务时所需的工件坐标与实际工件位置之间的准确关系。
下面我们来详细讨论一下工业机器人工件坐标的标定方法以及工件坐标系的作用。
工业机器人工件坐标的标定方法：1. 基础标定法：将工件放置在已知坐标系中，通过测量机器人末端执行器相对于该已知坐标系的坐标来计算工件坐标系的位置和姿态。
2. 视觉标定法：通过机器视觉系统获取工件的图像信息，利用图像处理算法计算工件的位置和姿态。
3. 可编程标定法：通过程序控制机器人执行一系列特定动作，例如移动、旋转等，然后通过测量工具对机器人末端执行器的坐标进行测量，从而计算出工件坐标系的位置和姿态。
4. 双手协作标定法：利用机器人两只手的力和力矩传感器测量工件的力和力矩，通过对力和力矩的分析和计算，得到工件坐标系的位置和姿态。
工件坐标系的作用：1. 精确定位：工件坐标系的确定可以帮助机器人实现对工件的精确定位，从而有效地进行操作和加工。
2. 姿态控制：工件坐标系可以帮助机器人确定工件的姿态，从而实现准确的操作和加工。
3. 任务规划：工件坐标系可以作为规划的参考，帮助机器人确定路径和动作，从而实现高效的任务规划和执行。
4. 误差补偿：通过对工件坐标系的标定，可以计算出机器人在执行任务时可能存在的误差，从而进行误差补偿，提高生产的准确性和一致性。
5. 自动化生产：工件坐标系的准确标定可以使机器人实现自动化生产，提高生产效率和品质。
在工业机器人应用中，工件坐标的标定方法和工件坐标系的作用至关重要。
通过选择适合的标定方法，并正确理解和利用工件坐标系的作用，可以提高工业机器人的生产效率和准确性，促进制造业的发展。
abb机器人工件坐标建立的步骤
一、概述随着工业自动化的不断发展，机器人在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
ABB机器人作为国际知名的机器人品牌，广泛应用于汽车制造、电子设备组装、金属加工等领域。
在ABB机器人的操作中，准确建立工件坐标是非常重要的一步，它直接影响着机器人的工作精度和效率。
本文将介绍ABB机器人工件坐标建立的步骤，帮助读者更好地理解和掌握这一关键技术。
二、步骤一：准备工作1.1 确认工件布置和安装好机器人手持器。
1.2 开启机器人控制器，登入到机器人控制系统中。
1.3 确认机器人控制器与工件的距离，保证机器人操作区域的安全。
三、步骤二：建立基坐标2.1 使用机器人手持器或者程序编程设备，进入示教模式。
2.2 移动机器人到基准位置，使得末端执行器的原点与机器人基坐标重合。
2.3 在机器人控制器中设置基座坐标系原点，记录好坐标值。
四、步骤三：使用外部传感器校准工件坐标3.1 安装外部传感器，如视觉传感器、激光传感器等，并与机器人控制系统进行实时连接。
3.2 在示教模式下，通过外部传感器对工件进行扫描或者识别，获取其实际位置和姿态数据。
3.3 将外部传感器获取的数据与机器人基坐标系进行转换，得到工件在机器人坐标系中的位置和姿态信息。
五、步骤四：校准工件坐标4.1 使用机器人手持器或者程序编程设备，将机器人移动到工件的参考点处。
4.2 在示教模式下，利用外部传感器获取参考点的位置和姿态数据，并记录下来。
4.3 在机器人控制器中，对工件坐标进行校准，使得机器人能够准确识别和定位工件。
六、步骤五：保存和验证工件坐标5.1 确认工件坐标已经校准成功，并进行保存。
5.2 通过设定不同的姿态姿势，测试机器人是否能够准确地识别和定位工件。
5.3 对工件坐标进行进一步验证，保证机器人的操作精度和稳定性。
七、总结通过以上步骤，ABB机器人工件坐标的建立就完成了。
在实际操作中，根据具体的工件形状、尺寸和要求，可能会有一些细微的差别，需要根据实际情况进行调整和优化。
机器人坐标系标定实验报告
机器人坐标系标定实验报告1. 背景机器人坐标系标定是机器人定位和导航的重要一环，通过标定机器人坐标系可以准确地获取机器人在三维空间中的位置和姿态信息，为机器人的运动控制和路径规划提供基础数据。
在现实应用中，由于机器人的机械结构、传感器误差等因素，机器人坐标系与真实世界坐标系之间存在一定的偏差，因此需要进行坐标系标定来校正这些偏差。
2. 分析2.1 坐标系标定原理机器人坐标系标定的原理是通过对机器人在不同位置和姿态下的数据进行观测和分析，推导出机器人坐标系与真实世界坐标系之间的转换关系。
一般采用的方法是使用外部传感器测量机器人的位置和姿态，并与机器人自身的传感器数据进行比较，通过最小二乘法等数学方法计算得到坐标系转换的参数。
2.2 实验步骤机器人坐标系标定的实验步骤如下：1.放置参考标定板：在实验环境中放置一个已知坐标的标定板，该标定板上有一组已知的特征点，用于后续的观测和分析。
2.观测数据采集：将机器人移动到不同的位置和姿态下，使用外部传感器（如激光雷达或视觉系统）获取机器人在真实世界坐标系下的位置和姿态数据。
3.机器人传感器数据采集：同时记录机器人自身传感器（如惯性测量单元或编码器）获取的位置和姿态数据。
4.数据处理：将观测数据和机器人传感器数据进行比较和分析，通过最小二乘法等数学方法计算得到机器人坐标系与真实世界坐标系之间的转换关系。
5.标定参数计算：根据数据处理的结果，计算出坐标系转换的参数，如平移向量和旋转矩阵。
6.校准验证：将机器人移动到新的位置和姿态下，使用标定参数将机器人的位置和姿态转换到真实世界坐标系下，与外部传感器获取的数据进行比较，验证标定结果的准确性。
2.3 实验注意事项在进行机器人坐标系标定实验时，需要注意以下几点：1.标定板的放置要稳定，特征点要清晰可见，以保证观测数据的准确性。
2.机器人的移动要充分覆盖工作空间，以获取足够多的观测数据。
3.外部传感器的精度和准确性对标定结果有重要影响，应选择合适的传感器进行实验。
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双全 向码 盘 加陀 螺仪 的方 案 在对全 向轮行 走方 案 的
支 持 上 较 为 完 整 ，但 机 器 人 行 走 角 速 度 过 大 时 陀 螺仪
积 分 将 出现 误 差 。而 本 方 案 中 ， 电子 罗 盘 以地 磁 场 作
｛ｉ （ｒ ｓ Ｔ ｓ ＝ １ Ｃ ｅ ｋ ｄ ｉ ｅ ＋ ： ｝ ｆＴ ｕ ｔ ｅｔ ＝） ｈ ｃｅ Ｔｍ ： ＋ ｅ ｓ＂ ｒ ｓＴ ｓ ＝ ；Ｃ ｅｋ ｄ ｉ ｅ０ ） ｌｅＴ ｕ ｔ ｅｔ ０ ｈ ｃｅ Ｔｍ ＝ ； ｛
作 者 结 合 自身工 程 实践 中 的经 验 ，总 结 了几 种 常
用 的坐 标 定 位 方 案 ， 在 实 际应 用 中 都取 得 了较 好 的 效
果 ，获得 了较 高的定 位精 度 。
一
、
定 位 实 现
（ ） 线定 位 一 寻
寻 线定位 方 案主 要依 靠铺 于地 面 的正交场 地 白 线 ，通 过 检测 安装 于 机 器 人 前 端 的巡 线 传 感 器 来检 测
管 网支架 的设计 还有很 多地 方 需要研 究 ， 由于 水平
有 限 ， 仅 以上 述 心 得 与 同行 共 享 ，不 足 之 处还 请 予 以 指 正 。ｏ 参考文献
［ １ 筑 结构 荷 载规 范 （ Ｂ ０ ０— ０ １ ［ ． ］建 Ｇ ５０９ ２０ ）ｓ ］
［］混凝 土 结构 设计 规 范 （ Ｂ ０ １— ０２ ［ ２ Ｇ ５０ ０ ２０ ）Ｓ ］
态控制，轨迹跟踪等各种任 务的前提 。机器人必须准
确 地 知道 自己 的坐 标 位 置及 姿 态 参 数 才 能 正确 准 确 的
坐标 零 点且 行走 正 方 向为９ 。方 向，记 当前 Ｘ Ｏ 坐标 区 间
为ＭＸｘ （ ＋ ）×ｘ ～ Ｍ１ ，当 前Ｙ 标 区 间 为Ｎ ～ （ ＋ ） 坐 ×Ｙ Ｎ １
以 １ ２ １ ５ 放大 系 数 即 可确 保 结 构 安 全 。对 于 大跨 ．～ ．的 度 管 网支 架 的 结构 方 案 ，笔 者倾 向 于选 择 钢 筋 混凝 土 支 架 及 钢 结构 大跨 度 梁 （ 架 ）的 结构 体 系 ， 同 时建 桁 议 跨 度 在 １ 米 以下 的 钢 梁 选 用 热 轧 Ｈ 钢 ， １ ～ １ 米 ５ 型 ５ ８ 的钢 梁 选用 蜂 窝 梁 ， １ 米 以上 的 大跨 度 结 构 选 用钢 桁 ８
（ ） 全 向码 盘加 电子 罗盘 五 双
｛ｉ （ｒ ｓＴ ｓ＝ Ｏ ｛ｒ ｓＴ ｓ＝ ；Ｃ ｅｋ ｄ ｉｅ ｌ ｆＴ ｕ ｔｅ ｔ ＝）Ｔ ｕ ｔｅ ｔ ｌ ｈ ｃ ｅＴ ｍ＝ ：¨
ｉ Ｃ ０ ｓ ｔ ｔ Ｒ ｃ ｒ ＝ １＆ ｒ ｓ ｓ ａ ｅ 二 ） ｆ（ｒ ｓ Ｓ ａ ｅ ｅ ｏ ｄ ＝ ＆ ｃ ｏ ｓ ｔ ｔ ＝ １
一
般 情 况 下 ， 将 高低 管 架 的 垂 直荷 载 和 水 平 推 力 均乘
准 确 性 和 精确 性 ；其 二 是 管道 与支 架 的相 互 关 系 ；其 三 是 支 架 体 系 结构 形 式 的 选择 。相 信 做 好 上 述三 点工
作 ，管 网支架 的设 计一 定会 是成 功 的。
பைடு நூலகம்
执行 命 令 。 因此， 位 问题 是移 动 机器 人 研 究 中的关 键 定
问题 之一 。
×Ｙ（ ， 分别为场地 白线方格ｘ 向上的长度与Ｙ 向 ＸＹ 方 方
上 的长 度 ）。Ｍ 的迭 代 算 法 如 下 （ 感 器 输 入 为０ ，Ｎ 传 时
表 示传 感器 下方 存在 白线 ） ：
［ ３ 结 构设 计 规 范（ Ｂ ５０ ７０３ Ｉ ． 】钢 Ｇ ０ １２０ ）Ｓ ］
进 行 简 单分 析 。管 网 支 架 设 计重 点之 一 是 荷载 取 值 的
（ 责任 编辑 ： 王书 柏）
Ｉ Ｃ ｏ ｓ ｔ ｔ Ｒ ｃ ｒ ＝ Ｏ ＆ ｒ ｓ Ｓｔ ｔ ＝ １ ｆ（ ｒ ｓ Ｓ ａ ｅ ｅ ｏ ｄ ＝ ＆ Ｃ ｏ ｓ ａ ｅ ＝ ）
中 图分 类号 ： ２ ２ ＴＰ ４ 文献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：１ ０ － ３ ４（ ０ １ ２ － ０ ０ ０ ０９ ２７ ２ １ ） １ ０２－ ２
移 动机 器人 的坐标 定位 是 实现机 器人 自主 行走 ，姿
器 ，从左 至 右记 为Ｋ ， ２ Ｋ ， ４ １ Ｋ ， ３ Ｋ 。假 定机 器人 出发点 为
机 器 人 当 前状 态 ，并 依 照 相 应算 法 计 算 出机 器 人 当前 Ｍ ０ ｆ Ｋ ＝ ０ ＆ ４ ＝ ） ｛ｒ ｓ Ｓ ａ ｅ ｌ ｅ ｓ ＝ ；ｉ （ ｌ ＝ ＆ Ｋ ＝ Ｏ Ｃ ｏ ｓ ｔ ｔ ＝ ：） ｌ ｅ
Ｃ ｏｓ Ｓ ａ ｅ ０： ｒ ｓ ｔｔ ＝
坐 标 。具体 如 下 ：机 器人 前 端 安 装 四个 Ｓ Ｃ 激 光传 感 ＩＫ
架 ，以充分 考虑 到建设 投 资和工 程进度 。
三 、 结 语
管 网支 架 的设 计 是 一 项 复 杂 的 课 题 ，且 目前 国 内
尚无 相 应 的管 网支 架 设 计 规 范 出 台 ， 因此 本 文 仅从 概 念 设 计 的 角度 并 结 合 工 程 经验 对 管 网支 架 的 结 构设 计
Ｔ 技术前沿
ｅ ｈｎｏｌ ｙ Ｆｒ ｔ ｏｇ ｏｎｔ ｅ ｉｒ
移 动机 器 人 坐标 定位 方案
张 成
（ 汉 大学动 力 与机械 学院 自动化 系 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ 武 湖 ３ ０ ２）
摘要 ： 坐标 定位技 术是 移动机 器人 最基 本也是 最 重要 的技 术之一 。文章介 绍 了移动机 器人 采用的 几种 主要 定 位 方案 且分析 了这 些定位 方案 的基 本思 想和算 法的粗略 实现过 程 ，以及 它们 各 自的优 点与局 限性 。在 工 ，并 程 实践 中，可 以根据 不 同的场合 需要 与精度要 求 ，选择不 同的定位 方案 。 关键词 ： 动机 器人 ；坐标 定位技 术 ；陀螺仪 加单码 盘定位 ； 移 双编码 盘差 动行 走 定位