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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利一种利用可浮动标准球体的机器人TCP标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115533893B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211023343.0，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种利用可浮动标准球体的机器人TCP标定方法是由徐建明;徐彬彬;何德峰;刘安东;张文安设计研发完成，并于2022-08-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种利用可浮动标准球体的机器人TCP标定方法在说明书摘要公布了：一种利用可浮动标准球体的机器人TCP标定方法，包括如下步骤：通过双目立体视觉测量可浮动标准球在无外力状态下球心在机器人基坐标系中的坐标；控制机器人以不同姿态使TCP与标准球体接触三次以上，接触时记录机器人关节转角信息，并测量接触时标准球体下降的高度；根据测量所得的机器人关节转角信息、标准球无外力状态下坐标及接触时标准球体下降高度，结合机器人的结构参数，建立目标函数，通过非线性优化求解，计算出TCP在机器人法兰盘坐标系中的坐标，并评估标定精度。该标定方法不需要机器人TCP点多次与同一固定点重合，将点‑点重合要求弱化为点‑面重合的同时，避免了TCP与外界的撞击。当机器人TCP出现较小偏移时，还可实现自主标定。

本发明授权一种利用可浮动标准球体的机器人TCP标定方法在权利要求书中公布了：1.一种利用浮动标准球的机器人TCP标定方法，包括如下步骤： 步骤1，首先通过工业相机获取可浮动标准球体无外力状态下的球心在机器人基坐标系中的坐标；所述可浮动标准球体，由一个标准球和一个可以测量并导出下降信息的平台组成；所述可浮动标准球体只能垂直上下运动； 将三个相机呈正三角形放置，可浮动标准球体置于三角形外心，整个装置水平放置于机器人工作空间内，相机的光轴相交于球体，通过双目校正建立双目立体视觉系统，识别定位无外力作用下的球心在相机坐标系中的位置，通过手眼标定建立相机坐标系与机器人基坐标系的坐标变换关系，进而得出球心在机器人基坐标系中的坐标； 步骤2，控制机器人以不同的姿态使得机器人工具中心点与标准球上半球面接触，记录接触时标准球下降的高度、机器人各关节的转角； 其中接触时尽可能保持末端工具的延长线穿过球心； 接触时机器人各关节转角结合机器人自身结构、机器人基坐标系原点可以表示出法兰盘坐标系相对于机器人基坐标系的位姿，再结合TCP信息，表示出接触点在机器人基坐标系中的坐标即工具中心点在机器人基坐标系中的坐标； 所述机器人工具中心点在机器人基坐标系{B}中的坐标与机器人法兰盘坐标系{E}中的坐标之间的关系如下： 1 其中，是机器人法兰盘坐标系{E}的原点在机器人基坐标系{B}中的坐标，为机器人各关节的转角，，是机器人法兰盘坐标系{E}相对于机器人基坐标系{B}的旋转矩阵，由机器人各关节转角及机器人结构参数确定； 其中，所述接触点个数为，规定接触点在两个相机视野所在的公共区域； 步骤3，通过双目立体视觉获取接触点在相机坐标系中的坐标，并进行记录； 步骤4，利用接触点与标准球的球心之间的距离等于半径为条件，建立目标函数，通过非线性优化方法，求解获得机器人工具中心点在机器人法兰盘坐标系中的坐标，完成标定； 接触时机器人工具中心点与球心在机器人基坐标系中的坐标之间的距离等于标准球的半径，第次接触时，，在机器人基坐标系中接触点坐标与球心坐标组成的向量为: 2 利用标准球半径不变的约束关系，建立以下目标函数： 3 其中，为接触点在机器人基坐标系{B}中的坐标；为接触时球心在机器人基坐标系{B}中的坐标；为接触点对应的机器人法兰盘坐标系相对于机器人基坐标系{B}的旋转矩阵；为接触点对应的机器人法兰盘坐标系{E}的原点在机器人基坐标系{B}中的坐标；为无外力作用的标准球球心在机器人基坐标系{B}中的坐标；为接触时，标准球球心的坐标变换，因为此处为可浮动的标准球，此时只有z方向有向下偏移，此处为标准球球心下降的高度；为标准球的半径值； 通过Levenberg–Marquardt非线性优化方法来优化求解，当函数收敛于解，且在解处目标函数值小于阈值时，表明当前标定结果符合精度要求，标定成功； 步骤5，在机器人工作一段时间后，工具可能出现磨损或者弯曲，导致TCP位置不准确，此时可从在线状态下对TCP进行修正，PC端向机器人发送步骤2中在接触时的机器人各关节转角信息，机器人运行到相应的转角，判断工具中心点是否与标准球接触，如果未接触，通过双目立体视觉系统定位出工具中心点在相机坐标系中的坐标，须通过计算得到两次工具中心点在相机坐标系下的位置偏差，发送给机器人，引导工具中心点与标准球相接触，记录接触时的机器人各关节转角信息和标准球下降高度信息； 通过步骤4中建立的目标函数，将接触时的各关节转角信息和标准球下降高度信息代入，通过非线性优化，求解出新的机器人工具中心点在法兰盘坐标系中的坐标，并验证标定结果是否满足精度要求； 如果无外力作用，标准球始终处于同一个位置，如果外力作用，平台和标准球下降，下降高度作为判断接触的依据，即时为接触，时为不接触，保证了接触的充分性，使得机器人工具中心点与标准球体接触时，自动检测接触信号，实现标定过程的自动控制。

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