本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备。
背景技术：
机械臂是一种模仿人类手臂功能并可以完成多种作业动作的自动控制设备，其已经广泛地应用于各个技术领域。机械臂通常有多个关节连接，并且其能够在平面或三维空间进行运动，来实现各种动作。在机械臂自动工作过程中，所有加工件位置信息等均与机械臂本身的坐标系有关。但是，由于长期工作过程中，工件变形或误操作，容易导致机械臂的坐标系与实际工件位置产生偏差，最终会导致所有目标位置也出现偏差。因此，对于机械臂应用过程中，需要准确标定机械臂的坐标或坐标系。
现有技术中，通常使用四点法对机械臂工具中心点tcp进行标定，具体地，在机械臂工作空间内选取一个固定位置点，通过控制和改变机械臂的姿态，使机械臂的tcp与该选定好的固定位置点重合，重复执行4次，获得机械臂的tcp与该选定好的固定位置点重合时的四个tcp点，再以四个tcp点在世界坐标系中坐标相等为条件建立方程组并求解，最后获得当前tcp与该固定位置点的相应位置，作为标定后的tcp点，从而实现对机械臂工具坐标系的标定。此方法虽然能一定程度上标定出机械臂的工具坐标系，但是其选择固定位置点以及控制机械臂姿态等均需要人工手动操作，且对齐精度和复杂度要求较高，易出现错误，而且其对于四个tcp点联立方程组求解的数学运算较为复杂且运算量大，标定精度差、标定效率低。
技术实现要素：
本发明提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备，用以克服现有技术中需人工手动操作、标定精度差、标定效率低等缺陷，提升标定精度。
本发明提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法，包括：
将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集，包括：
在旋转过程中，记录ndi坐标系下各个所述端点的运动轨迹；
根据各个所述端点的运动轨迹和所述相对位置关系，确定所述标定参考点的若干个位置坐标，形成ndi坐标系下的包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标，包括：
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，以及基于球面拟合算法，确定出相应的球心点，并获得所述球心点位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，包括：
固定所述机械臂法兰物理原点的位置；
以机械臂法兰物理原点为原点，控制所述刚性绑定体围绕所述末端工具坐标系的各坐标轴进行自动旋转。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，包括：
基于所述坐标变换关系，将所述ndi坐标系中的球心点反向投影至所述末端工具坐标系；
确定反向投影点，并获得所述反向投影点的位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体，包括：将机械臂的前端弯架和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系，包括：
获取所述刚性绑定体在末端工具坐标系中的刚性绑定模型；
根据所述刚性绑定模型确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系。
本发明还提供一种机械臂法兰物理原点的标定装置，包括：
绑定模块，用于将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
变换关系获取模块，用于根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制模块，用于控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
第一坐标确定模块，用于根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
第二坐标确定模块，用于基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现根据如上任一项所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现根据如上任一项所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤。
本发明提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备，所述方法通过设置ndi坐标系、末端工具坐标系，以及设置ndi标定架与机械臂的末端工具刚性绑定的刚性绑定体，并控制刚性绑定体绕机械臂法兰物理原点自动旋转，以获得标定参考点的若干个位置坐标，并通过所述标定参考点的多个位置坐标获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，该方法简化了对机械臂法兰，尤其是对机械臂法兰物理原点的标定过程，能够获得机械臂法兰物理原点与机械臂末端工具的相对位置，并据此获得标定后的机械臂法兰标定原点，从而有效提升了整体的标定精度和标定效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之三；
图4是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之四；
图5是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之五；
图6是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之六；
图7是应用本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的机械臂物理结构示意图；
图8是图7所示机械臂应用本发明提供的方法所获标定参考点集及最终机械臂法兰物理原点标定坐标的点位示意图；
图9是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定装置的结构示意图；
图10是本发明提供的电子设备的结构示意图。
附图标记：
710：机械臂法兰；720：末端工具；730：ndi标定架；
910：绑定模块；920：变换关系获取模块；930：控制模块；
940：第一坐标确定模块；950：第二坐标确定模块；
1010：处理器；1020：通信接口；1030：存储器；1040：通信总线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清除完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图1-图10描述本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备。
本发明提供一种机械臂法兰物理原点的标定方法，图1是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之一，如图1所示，所述方法包括：
s100、将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
s200、根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
s300、控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
s400、根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
s500、基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
其中，所述ndi标定架可以为提前获取或制作的任意规则或不规则的多边形状的刚体支架，且所述ndi标定架具有和机械臂末端工具进行刚体绑定连接的连接点和连接棒。本实施例中，所述ndi标定架优选采用不规则四边形形状的钢体支架，其包括有四个端点，且在提前的硬件设计的过程中，已经提前测量和设定好了各个端点均与标定参考点之间的相对位置关系，即，各所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系。并根据四个端点的位置坐标预先建立好ndi坐标系，且ndi坐标系的建立符合右手定则。
将机械臂的末端工具和所述ndi标定架进行刚性绑定，以获得刚性绑定体，或者说，以使二者能够保持完全同步运动，并根据所述刚性绑定体在末端工具坐标系(也可称为刚性stl坐标系)中相对应的刚性绑定模型，确定所述ndi坐标系与预先建立的末端工具坐标系之间的坐标变换关系。也可以理解为，机械臂的末端工具和ndi标定架是一体的、可重复拆卸式装配的构件，且预先获得了二者装配在一起的stl坐标系下的stl刚性绑定模型，如此，只要在ndi坐标系中获得了ndi标定架的空间位置，即可反向推断出来所述末端工具的具体空间位置，其本质也是应用了所述ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系。
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集。
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标。
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
本发明提供的一种机械臂法兰物理原点的标定方法，通过设置ndi坐标系、末端工具坐标系，以及设置ndi标定架与机械臂的末端工具刚性绑定的刚性绑定体，并控制刚性绑定体绕机械臂法兰物理原点自动旋转，以获得标定参考点的若干个位置坐标，并通过所述标定参考点的若干个位置坐标获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，该方法简化了对机械臂法兰，尤其是对机械臂法兰物理原点的标定过程，能够获得机械臂法兰物理原点与机械臂末端工具的相对位置，并据此获得标定后的机械臂法兰标定原点，从而有效提升了整体的标定精度和标定效率。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，图2是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之二，如图2所示，步骤300中，在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集，包括：
s330、在旋转过程中，记录ndi坐标系下各个所述端点的运动轨迹；
s340、根据各个所述端点的运动轨迹和所述相对位置关系，确定所述标定参考点的若干个位置坐标，形成ndi坐标系下的包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集。
在旋转过程中获得ndi标定架的一系列的位置，根据各个ndi标定架位置中所述ndi标定架的全部四个端点各自的位置坐标，以及根据所述各个端点与标定参考点之间的相对位置关系，确定出标定参考点的若干个位置坐标，每一个ndi标定架位置分别对应着一个标定参考点，最终由标定参考点的一系列的位置坐标形成ndi坐标系中的标定参考点集，且由于刚性绑定体是围绕固定点进行自动旋转，因此，一系列标定参考点均处于同一球面上。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，图3是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之三，如图3所示，步骤400、根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标，包括：
s410、根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，以及基于球面拟合算法，确定出相应的球心点，并获得所述球心点位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标。
基于球面拟合算法并根据所述标定参考点集中的所有的标定参考点，确定出ndi坐标系中的球心点及其坐标，该球心点则视为机械臂法兰物理原点在ndi坐标系中的对应点，同时还获得该球心点的具体坐标。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，图4是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之四，如图4所示，步骤300中，控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，进一步包括：
s310、固定所述机械臂法兰物理原点的位置；
s320、以机械臂法兰物理原点为原点，控制所述刚性绑定体围绕末端工具坐标系的各坐标轴进行自动旋转。
具体地，需要将所述机械臂法兰物理原点的空间位置保持固定不变，在此基础上，再以机械臂法兰物理原点为原点，控制所述刚性绑定体围绕所述末端工具坐标系的各坐标轴进行自动旋转，其旋转过程，使得所述刚性绑定体的坐标在三个坐标轴的方向上均产生偏移，具体的旋转方向可以根据实际场景进行选择和控制，此处不作任何限制。并且在进行自动旋转时还需要遵循旋转控制条件，且所述旋转控制条件主要为：所述ndi标定架需要实时处于所述ndi坐标系的可视范围内，以保证ndi标定架各个端点的位置坐标的准确获取，便于精准确定标定参考点。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，图5是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之五，如图5所示，步骤500、基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，包括：
s510、基于所述坐标变换关系，将所述ndi坐标系中的球心点反向投影至所述末端工具坐标系；
s520、确定反向投影点，并获得所述反向投影点的位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
根据ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系，将所述ndi坐标系中的该球心点反向投影至所述末端工具坐标系中，获得对机械臂法兰物理原点标定后的机械臂法兰标定原点，同时还获取该机械臂法兰标定原点的具体坐标。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体，包括：将机械臂的前端弯架和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体。即，所述机械臂的末端工具优选采用机械臂的前端弯架，当然，也可以采用机械臂的其他部位部件。
根据本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法，图6是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的流程示意图之六，如图6所示，步骤200、根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系，包括：
s210、获取所述刚性绑定体在末端工具坐标系中的刚性绑定模型；
s220、根据所述刚性绑定模型确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系。
进行刚性绑定即为进行刚体绑定，所述刚性绑定体则视为在运动中形状、大小和内部各个点的相对位置均保持不变的物体。
图7是应用本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的机械臂物理结构示意图，图8是图7所示机械臂应用本发明提供的方法所获标定参考点集及最终机械臂法兰物理原点标定坐标的点位示意图，如图7和图8所示，该机械臂法兰710位于机械臂的下方位置，具有机械臂法兰物理原点o，且其为本次进行标定的对象。
预先获取了包括四个端点e、f、g、h的ndi标定架730，并基于所有端点建立出ndi坐标系，所述ndi坐标系图中未示出。其中，各端点e、f、g、h均与标定参考点k具有预设的相对位置关系，具体为相对位置关系连线，如图7中e、f、g、h各点之间及其与k点之间的相对位置关系连线和箭头所示。
将机械臂的末端工具720，具体是将机械臂的前端弯架和所述ndi标定架730进行刚性绑定，以获得刚性绑定体。获取所述刚性绑定体在末端工具坐标系(也可称刚性stl坐标系)中的刚性绑定模型，并根据所述刚性绑定模型确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系。
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点o为原点自动旋转，具体可以是围绕机械臂法兰物理原点o进行球面旋转，其旋转过程则使得刚性绑定体的各端点的位置坐标，同时在图中x轴、y轴、z轴三个坐标轴方向上均产生相应偏移。并在旋转过程中获得一系列ndi标定架位置，根据各个ndi标定架位置中所述ndi标定架的全部四个端点e、f、g、h的位置坐标，以及根据所述各个端点e、f、g、h与标定参考点k之间的相对位置关系，确定出标定参考点k的多个位置坐标，每一个ndi标定架位置分别对应着标定参考点k的一个位置坐标。由于刚性绑定体是围绕机械臂法兰物理原点o这一固定点进行自动旋转，故标定参考点k的若干个位置坐标均处于同一球面上，如图7中，标定参考点k的各位置坐标会沿着图中球面虚线分布。最终由标定参考点k的一系列的位置坐标构成ndi坐标系中的标定参考点集(图8中的k点点集)。
再基于球面拟合算法并根据所述标定参考点集(图8中的k点点集)中标定参考点k的所有位置坐标，确定出ndi坐标系中的球心点及其坐标，该球心点则视为所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标，该球心点图中未示出。
最后根据ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系，将所述ndi坐标系中的该球心点反向投影至所述末端工具坐标系中，获得获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标o’，也可理解为是对机械臂法兰物理原点标定后的机械臂法兰标定原点o’，同时还获取该机械臂法兰标定原点o’的位置坐标。
下面对本发明提供的一种机械臂法兰物理原点的标定装置进行介绍，所述装置为应用上述各实施例所述的机械臂法兰物理原点的标定方法的装置，二者应用原理可以相互参照，此处不再赘述。
本发明还提供一种机械臂法兰物理原点的标定装置，图9是本发明提供的机械臂法兰物理原点的标定装置的结构示意图，如图9所示，所述装置包括绑定模块910、变换关系获取模块920、控制模块930、第一坐标确定模块940、第二坐标确定模块950，其中，
所述绑定模块910，用于将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
所述变换关系获取模块920，用于根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
所述控制模块930，用于控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
所述第一坐标确定模块940，用于根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
所述第二坐标确定模块950，用于基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
本发明提供一种机械臂法兰物理原点的标定装置，包括绑定模块910、变换关系获取模块920、控制模块930、第一坐标确定模块940、第二坐标确定模块950，各模块相互配合工作，使得该装置能够控制刚性绑定体绕机械臂法兰物理原点自动旋转，以获得标定参考点的若干个位置坐标，并通过标定参考点的多个位置坐标获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，装置结构接单，且能够获得机械臂法兰物理原点与机械臂末端工具的相对位置，并据此获得标定后的机械臂法兰标定原点，从而有效提升了标定精度和标定效率。
本发明还提供一种电子设备，图10是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图10所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1010、通信接口(communicationsinterface)1020、存储器(memory)1030和通信总线1040，其中，处理器1010，通信接口1020，存储器1030通过通信总线1040完成相互间的通信。处理器1010可以调用存储器1030中的逻辑指令，以执行所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤，该方法包括：
将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
此外，上述的存储器1030中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述机械臂法兰物理原点的标定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，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤，该方法包括：
将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上各实施例所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤，该方法包括：
将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的机械臂法兰物理原点的标定方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，包括：
将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集，包括：
在旋转过程中，记录ndi坐标系下各个所述端点的运动轨迹；
根据各个所述端点的运动轨迹和所述相对位置关系，确定所述标定参考点的若干个位置坐标，形成ndi坐标系下的包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集。
3.根据权利要求1或2所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标，包括：
根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，以及基于球面拟合算法，确定出相应的球心点，并获得所述球心点位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标。
4.根据权利要求1-3任一项所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，包括：
固定所述机械臂法兰物理原点的位置；
以机械臂法兰物理原点为原点，控制所述刚性绑定体围绕所述末端工具坐标系的各坐标轴进行自动旋转。
5.根据权利要求3所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标，包括：
基于所述坐标变换关系，将所述ndi坐标系中的球心点反向投影至所述末端工具坐标系；
确定反向投影点，并获得所述反向投影点的位置坐标，以作为所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
6.根据权利要求1所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体，包括：将所述机械臂的前端弯架和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体。
7.根据权利要求1所述的机械臂法兰物理原点的标定方法，其特征在于，根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系，包括：
获取所述刚性绑定体在末端工具坐标系中的刚性绑定模型；
根据所述刚性绑定模型确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系。
8.一种机械臂法兰物理原点的标定装置，其特征在于，包括：
绑定模块，用于将机械臂的末端工具和ndi标定架进行刚性绑定以获得刚性绑定体；其中，所述ndi标定架具有多个端点，各个所述端点均与标定参考点具有预设的相对位置关系；
变换关系获取模块，用于根据所述刚性绑定体确定ndi坐标系与末端工具坐标系之间的坐标变换关系；
控制模块，用于控制所述刚性绑定体以机械臂法兰物理原点为原点自动旋转，并在旋转过程中获得ndi坐标系下包含所述标定参考点的若干个位置坐标的标定参考点集；
第一坐标确定模块，用于根据所述标定参考点集中所述标定参考点的若干个位置坐标，确定所述机械臂法兰物理原点在ndi坐标系下的位置坐标；
第二坐标确定模块，用于基于所述坐标变换关系，获得所述机械臂法兰物理原点在所述末端工具坐标系下的位置坐标。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现根据权利要求1至7任一项所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至7任一项所述机械臂法兰物理原点的标定方法的全部或部分步骤。
技术总结