CN110355788A - 移动操作机器人大尺度空间高精度在线标定*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动操作机器人大尺寸空间高精度在线标定***，其包括测量子***和校准补偿子***。测量子***包括视场覆盖该移动操作机器人的工作空间的多视角测量设备、至少一组局部测量设备和设置在所述移动平台上的车载激光测微设备，校准补偿子***包括移动操作机器人控制器、与所述测量子***连接的通信模块和校准工作站。多视角测量设备包括红外相机、与红外相机连接的图像采集工作站和与移动平台关联的反光靶球。每个局部测量设备包括CCD相机和多个激光测距传感器。与传统移动式机器人的标定校准相比，本发明的方案有全自动、大空间、在线校准的优势；同时还提高操作灵活性，降低成本，有效提升了移动操作机器人***的实用价值。

Description

移动操作机器人大尺度空间高精度在线标定***

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种移动操作机器人大尺度空间高精度在线标定***。

背景技术

大型、复杂结构件的加工、测量，如航天航空结构件、高铁车体结构件等，通常具有高精度、高表面质量的要求，一直以来都是依赖于龙门机床、大型铣床等大型加工设备，待加工零件多大，则需要多大的加工设备。因此，这不仅会造成加工设备的投入成本会非常高，此外，如果加工零件特性改变，或尺寸的增加，原有的设备又可能无法满足新的需求，造成设备投入风险高，同时又无法满足实际应用时的灵活需求。

因此，面对大型、复杂结构件的加工，将工业机器人与移动机器人结合所组成的移动操作机器人***是一个可行的方案，具有较高的灵巧性和极大的工作空间，同时又可以通过多移动操作机器人***的协同作业，有效提升作业效率。

然而，移动操作机器人***遇到的关键问题便是大范围高精度定位。目前的解决方案都是通过直接或间接的方式测量机器人末端，并通过机器人运动控制方式来保证机器人末端在大范围工作空间内的绝对精度，而这些都需要借助于高成本的iGPS、激光跟踪仪等设备来完成。此外，这要求必须实时跟踪测量移动操作机器人的操作臂末端。因此，当移动操作机器人数量增加，或复杂的加工环境造成的遮挡时，都必须增加iGPS或激光跟踪仪的数量，这不仅导致成本的大幅增加，也会大大降低其应用的灵活性。目前，这样的应用虽然少量的出现在航空航天加工制造与测量领域，然而其高昂的价格以及较低的灵活性大大限制了其推广应用。

综上，传统的固定式工业机器人的校准往往在室内小空间内实施，所使用的精密测量仪器的测量范围一般在几米以下，结合精密的机械结构和光学原理能够实现高精度测量；传统的移动操作机器人具备大范围的自由作业空间，但受限于厘米级的定位精度。基于此，有必要提供一种能实现移动操作机器人大空间高精度在线标定***，从而不需要实时跟踪测量机器人末端位姿来保证精度。满足这种需求的标定***不仅能够大大提高灵活性，同时也降低成本，有效提升了移动操作机器人***的实用价值。

发明内容

本发明提供一种适用大尺度空间的移动机器人高精度在线校准方案，以解决上述技术问题。

本发明的技术方案为一种移动操作机器人的在线标定***，其包括测量子***和校准补偿子***。所述的测量子***包括视场覆盖该移动操作机器人的工作空间的多视角测量设备、至少一组局部测量设备和设置在所述移动平台上的车载激光测微设备，所述的校准补偿子***包括移动操作机器人控制器、与所述测量子***连接的通信模块和校准工作站。所述的多视角测量设备包括红外相机、与红外相机连接的图像采集工作站和与所述的移动平台关联的反光靶球。每个所述的局部测量设备包括CCD相机和多个激光测距传感器。

根据本发明的一些方面，在所述的移动操作机器人的工作空间上方布置多个不同视角的红外相机所组成的阵列；所述的图像采集工作站与每个红外相机建立通信连接；多个所述反光靶球安装在所述的移动平台的边角。

根据本发明的一些方面，多个激光测距传感器在夹具的支撑下呈空间三角地分布于所述的CCD相机周围；所述的CCD相机的拍摄方向面向所述的移动操作机器人的运动区域。

根据本发明的一些方面，所述的局部测量设备的外部附属设备还包括等边三角靶标、支撑夹具和直线运动装置，其中等边三角靶标安装于移动操作机器人的机械臂末端，局部测量设备通过所述支撑夹具固定至直线运动装置的运动台上，使得直线运动装置能够驱动该局部测量设备进行距离受控的线性运动。

根据本发明的一些方面，所述的直线运动装置包含直线电机、用于引导所述的运动台线性运动的导轨、光栅传感器以及与所述直线电机和光栅传感器连接的运动驱动器。

根据本发明的一些方面，所述的车载激光测微设备包括通过安装支撑件固定安装在所述移动平台上的双轴外径测微仪；该双轴外径测微仪的工作部件呈板块状，中间留有激光测量区域，用于检测***该激光测量区域的棒柱状物体的外径，为具备棒柱特征的操作臂末端执行器的位姿校准提供测量基础。

根据本发明的一些方面，机械臂末端设有作为靶标的等边三角块，在该等边三角块的顶点分别设置靶球，并在该等边三角块的中心位置设置视觉检测标记。

根据本发明的一些方面，所述的移动操作机器人控制器包括工业运动控制器、存储器以及移动操作机器人的运动控制程序。

根据本发明的一些方面，所述的校准工作站通过利用通信模块连接至移动操作机器人控制器，控制机械臂运动到测量位姿，接受机械臂到位信息并采集机械臂各关节角度数据，还通过通信模块连接至测量子***的各个电气设备，以接收测量子***数据并对测量子***实施控制；校准工作站中保存有机械臂运动学误差模型，并从机械臂控制器中获取名义几何参数，基于上述测量子***得到的真实值，分别对作业处的机械臂本体基坐标参数、几何参数以及末端执行器偏置参数进行校准，并生成新运动轨迹并对运动控制器进行补偿。

根据本发明的一些方面，所述的激光测距传感器由离线标定设备进行预先标定，该离线标定设备包括激光跟踪仪，以及与激光跟踪仪关联的并设置在机械臂末端的一个或多个靶球、连接该靶球的杆件和激光跟踪仪辅助测量装置Tmac。

本发明的技术方案还涉及一种移动操作机器人大尺度空间高精度的标定方法，包括以下步骤：

S1、在现场空间的世界坐标系下布置大尺度空间的全局基准网，并基于全局基准网部署用于粗测量的多视角测量设备以及用于精测量的多个局部测量设备；

S2、当移动操作机器人的移动平台停止于预设的作业位置后，利用多视角测量设备对该移动平台进行粗定位，并以粗定位下的机械臂基座坐标系为基准，控制带有自制标靶的移动操作机器人的机械臂末端进入局部测量设备的测量范围；

S3、在精测量范围内，通过局部视觉识别，引导机械臂末端的标靶运动至一位置，使得标靶被测量激光成功击中，根据多激光测距原理与标靶几何信息来计算所述机械臂的末端位姿，然后多次改变机械臂末端位姿并测量记录改变后的末端位姿值，校准出机械臂基座坐标系偏差和运动学几何参数误差；

S4、基于计算获得的机械臂本体与基座的位姿误差，重新计算机械臂末端执行器的规划位姿，通过补偿算法对机器人末端执行器误差进行补偿；

S5、在移动平台上搭建车载激光测微***，利用车载激光测微***对柱状参考物进行位姿测量，在线校准出机械臂末端执行器的偏置参数。

本发明的有益效果为：

本发明提出的一种全局粗精度加局部高精度的在线校准方案，与传统固定式及移动式机器人的标定校准相比，其具有全自动、大空间、在线校准的优势；此外，根据本发明的标定方案还提高操作灵活性，同时也降低成本，有效提升了移动操作机器人***的实用价值。

附图说明

图1是全局视觉测量子***和在线校准***示意图。

图2是基于导轨移动式局部视觉引导设备的示意图。

图3是移动操作机器人车载双轴激光测微测量示意图。

图4是全局基准网点实例示意图。

图5是图4的末端靶标的细节放大图。

图6是在线标定***实施流程图。

图7是校准工作站的校准补偿流程图。

图8是在线标定***各组成部分与标定实施流程的关系图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

此外，本发明所称的“大尺寸度空间”，是指相比于传统的固定式或移动式机器人自身的尺寸相比的数倍的空间。一般来说，可以理解成至少10米×10米×10米的空间，但在各种实际应用场合，“大尺寸度空间”可以根据加工零件、机器人运动范围等因素综合来考虑和限定。本发明所称的“高精度”是指高于各种应用场合的现有技术的加工精度、运动精度而言，从而获得更好的技术效果和改进。

参照图1至图3，根据本发明的标定***包括一套测量子***和一套校准补偿子***。

测量子***被用于对移动平台110坐标系、机械臂末端113位姿以及机械臂末端执行器114的位姿偏置量进行视觉测量。

该测量子***包括：空间分布的多视角测量设备、局部测量设备120、和车载激光测微设备。

多视角测量设备包括：红外相机116、与红外相机116连接的图像采集工作站130和与移动操作机器人109关联的反光靶球。

红外相机116设置于移动操作机器人109工作的上方空间。可以利用钢材、铝材等支撑物及横梁，通过分布式固定安装若干台红外相机116。多个红外相机116的测量视场能够笼罩大尺度的空间，比如笼罩至少10米×10米×10米的空间。

图像采集工作站130与各相机建立通信连接，控制相机同步采集移动平台110图像信息，对图像进行特征点提取与多相机数据融合，得到移动平台110的定位信息交给校准工作站127。

反光靶球安装在机器人移动平台110的四个角，便于相机对移动平台110进行空间定位。

局部测量设备120及其外部附属设备可以设置在移动操作机器人109机械臂111的作业区域。

该外部附属设备包括具有高精度直线运动特性的直线运动装置。该直线运动装置包含直线电机、导轨、光栅传感器以及驱动器等。

局部测量设备120通过支撑夹具102固定至直线运动装置的运动台上，使得直线运动装置能够驱动该局部测量设备120进行距离受控的精细线性运动。

局部测量设备120包括多个(优选是9个)激光测距传感器121与一个CCD相机122。CCD相机122用于引导机械臂末端113靶标进入激光测距传感器121的可测量区域，因此安装于夹具的中心位置。多个激光测距传感器121可以分为3组，在夹具上呈空间三角(例如，间隔120°)分布于CCD相机122周围。每组激光都能确定机械臂末端113靶标中一个靶球中心的空间位置，用于进一步计算得等边靶标中心点位置和姿态信息；

等边三角靶标123安装于移动操作机器人109的机械臂末端113。在三角靶标123的顶点分别安装一个高精密的反光靶球，并在三角块中心位置粘贴视觉检测标记128。其中，反光靶球例如是表面光滑的陶瓷材质的靶球，也可以是其它金属材质抛光的靶球。

车载激光测微设备包括安装支撑件和双轴外径测微仪125，其安装固定于机器人的移动平台110上。所述的双轴外径测微仪的工作部件呈板块状，其中间留有激光测量区域，用于检测***该激光测量区域的棒柱状物体的外径，为具备棒柱特征的操作臂末端执行器的位姿校准提供测量基础。

校准补偿子***包括：移动操作机器人控制器129、通信模块和校准工作站127。

移动操作机器人控制器129用于控制机械臂111本体和移动平台110的运动的，控制器内部存有机械臂111运动几何名义参数。移动操作机器人控制器129包括工业运动控制器(比如，PLC、运动控制卡)、移动操作机器人109的驱动程序等。

通信模块用于控制器、现场总线、交换机及各种设备之间的通信，可以包括网关、交换机、各种协议的数据转发器、无线网卡等。

校准工作站127：利用通信模块连接至移动操作机器人控制器129，控制机械臂111和移动平台110运动到测量位姿，接受机械臂111到位信息并采集机械臂111各关节角度数据；利用通信模块连接至测量子***的各个电气设备(包括图像采集工作站130)，接收测量子***数据并可以对测量子***实施控制；通过建立机械臂111运动学误差模型，并从机械臂111机械结构中推算出机械臂111运动几何名义参数，基于上述测量子***得到的真实值，分别对作业处的机械臂111本体基坐标参数、几何参数以及末端执行器偏置参数进行校准，并生成新运动轨迹并对控制器进行补偿。

下面结合附图6至8，通过5个主要步骤，描述根据本发明的标定***的标定运作流程的一些实施例。如图8所示，步骤S1涉及上述标定***各个硬件平台的构建及相应的测距传感器的离线标定。步骤S2至S5涉及在线标定***从移动平台110厘米级的低精度标定逐步推进到机械臂111微米级的高精度标定，还实现机械臂末端113工具的微米级高精度校准。在一些应用场景中，根据本发明的在线标定***各个传感设备只需被一次离线标定，然后在移动操作机器人109的工作过程中可以实时重复步骤S2至S5的流程，在线更新机器人的位资及校准工具。其中，步骤S2主要通过多视角测量设备的红外相机116、移动操作机器人109上的车载反光靶球来实施；步骤S3中的引导步骤S3.1通过局部测量设备120的CCD相机122及机械臂末端113设置的视觉检测标记128来实施，而接着的测量步骤S3.2是通过局部测量设备120的激光测距传感器121和机械臂末端113安装的靶标及靶标来实施；步骤S4可以由外部计算设备执行，也可以由移动操作机器人109的运动控制器直接或间接执行；步骤S5主要通过移动操作机器人109车载平台上的双轴测微传感器来实施。

下面通过详细的实施例描述各个步骤。

步骤S1

搭建大尺度空间全局基准网，以解决大空间、大尺寸的工业机器人制造现场中测量设备基准坐标系多次互相转换而导致的误差累积问题。全局基准网的网点分布与空间内的传感器的测量距离与精度、空间遮挡等因素相关。

使用激光跟踪仪101等非接触式、大范围、高便捷性的标准测量设备，在基准网点处直接或间接测量空间内的传感器的位姿信息，针对可测量空间之外的传感器设备，移动激光跟踪仪101至下一个基准网点，在该基准网点处，同样能够测量到一部分上一网点传感器的位姿信息，推算出该网点相对于上一网点的变换信息。为了减少网点之间的累积误差，采用由中心网点向四周扩散的方式进行搭建，最后使用拼接的方法建立空间中传感器相对于统一世界坐标系的位姿信息。

在一个实例中，如图4和图5，以(例如Leica公司的产品)激光跟踪仪101作为基准点构建仪器同时校准某个激光测距传感器121与某个红外相机116在基准点中的位姿。在机械臂末端113安装支撑夹具102，夹具上安装有：(1)微小直径(比如1mm)高精度陶瓷靶球124，用于反射激光测距传感器121的激光；(2)激光跟踪仪辅助测量装置Tmac 104，可以直接反馈6-DOF位置与姿态信息；(3)反光靶球组105，用于红外相机116识别。反光靶球之间使用高精度的杆件106连接。

控制机械臂111运动至第一位置107处，使得陶瓷靶球124对准激光测距传感器121的激光线，通过激光跟踪仪101捕捉并换算为陶瓷靶球124在此处的位姿；控制机械臂111运动至第二位置108处，同理，使得陶瓷靶球124对准激光测距传感器121的激光线，陶瓷靶球124在此处的位姿亦可获取。通过陶瓷靶球124两点的位姿可以获得延激光测距传感器121入射激光的方向，并通过激光测距传感器121本身可以测量距离信息，最终得到该激光测距传感器121在基准点的位姿信息。同样的，红外相机116通过两次测量反光靶球组105，亦能获得自身相对于基准点的位姿。

步骤S2

为了降低空间障碍物遮挡的概率，如图1，利用钢、铝等支撑物及横梁组成的支架115安装红外相机116视觉测量子***。将反光靶球117安装于移动平台110的四个角，当移动操作机器人109和移动平台110运动至红外相机116的可测量范围内，红外相机116识别反光靶球117并进一步根据反光靶球的几何分布计算确定移动平台110的空间位置。

由于空间中部署多个红外相机116。移动平台110可能会被多个红外相机116同时捕捉，利用多相机产生的冗余定位数据并以数据融合算法加以优化。

之后，由于机械臂基座112与移动平台110是通过车体刚性连接，它们之间的转换关系可以通过出厂时的离线标定确定；由此在通过上述测量得到移动平台110的位姿信息的条件下，可以获取机械臂基座112相对于世界坐标系的位姿信息。但是，大空间内视觉测量的精度有限，机械臂基座112的定位只是一个初步定位，为下一步控制机械臂末端113运动到世界坐标系下的局部高精度测量区域提供参考。

步骤S3

如图2，精密加工出一块等边三角块123，并在三角块123的顶点分别安装三个高精密的陶瓷靶球124，并在三角块123中心位置粘贴视觉检测标记128(比如，mark点标记)，该等边三角块123作为靶标被安装于机械臂末端113的法兰(或通过延申杆安装于该末端法兰)。以9个激光测距传感器121与CCD相机122(例如，CCD引导相机)组成为一个局部测量设备120，其安装于可随精密直线导轨118移动的支撑夹具102上。为了与等边三角块的标靶123对应，9个激光测距传感器121分为3组，每组分别占据空间三角中的一个角，而CCD相机122安装于空间三角的中心。

在机械臂末端113靶标123运动到的局部高精度局部测量区域，此时靶标123上贴附的视觉检测标记128进入引导CCD相机122的视野范围内，通过将视觉检测标记128引导机械臂末端113至某个位姿，在该位姿下每组激光测距传感器121的3束激光都能打中等边三角块标靶123中对应靶球124。此时，机械臂111暂停运动，校准工作站127通过通信模块一方面记录各个激光测距传感器121的测距数据，另一方面通过移动操作机器人控制器129捕捉机械臂111各关节值。根据三边测量法，每组激光都能确定一个靶球124中心的空间位置，通过几何计算，能够计算得等边三角块123中心点的位置和姿态信息。利用CCD相机122跟踪标记位姿，保证3组激光都能打中各自的靶球的前提下，多次变化机械臂末端113位姿并记录上述测量结果，经由校准工作站127的校准算法得出机械臂基座112坐标系相对于世界坐标系的偏差和运动学几何参数误差。

考虑到移动操作臂在大空间的工作区间内自由移动，为保证每一个作业点旁边都至少有一个局部测量设备120对机械臂末端113实施高精度测量，并节约局部测量设备120的部署数目，使用分段式高精度移动导轨118承载局部测量设备120运动至机械臂111的可操作范围内。为了提高机械臂111的参数校准的质量，至少保证两处局部测量设备120且两处局部测量设备120之间具有一定的空间距离，机械臂111的位姿有足够的变化，以便在数学运算过程中上“激发”尽可能多的待校准的运动学参数。

步骤S4

一般来说，为保证机器人编程的效率和精度，机器人的工作任务和定位程序必须通过离线编程***进行规划和生成，通过指定末端执行器中心点(TCP)在世界坐标系中的绝对位姿来对机器人进行编程的。基于步骤S2-S3分别对作业处的机械臂111基坐标系参数、几何参数进行校准，而末端执行器偏置参数的校准是在机械臂111几何参数校准并补偿之后，即要实施末端执行器偏置参数的校准需要机械臂111本体是准确的。

如图7，由于并非每款机械臂111都能允许直接修改运动学参数文件，因此更多的是通过修改末端执行器位姿来对机械臂111进行补偿。先将机械臂111基坐标系补偿入离线编程后的机械臂末端执行器114的位姿，将补偿后的位姿利用真实几何参数实施运动学逆解得到各个关节值，然后对各个关节值利用名义几何参数(或上一次校准的几何参数)实施运动学正解得到新的末端执行器的位姿值。末端执行器偏置的补偿同样是补偿末端执行器的位姿值。

通过校准工作站127与移动操作机器人控制器129之间的通信，根据新末端执行器的位姿值修改控制器指令以完成补偿。

步骤S5

如图3，于移动平台110上搭建车载双轴激光测微仪125，当机械臂111的几何参数被校准之后，如果在末端执行器114具有锥状或棒柱状的几何特征。控制机械臂末端执行器114垂直***双轴激光测微仪125中心面，记录双轴激光测微仪125中交叉两个方向的受光元件被遮挡的位置点，并将此位置作为末端执行器114偏置的基准位，在基准位处末端执行器114位姿的偏置为零。当机械臂末端执行器114作业一段时间后，检测末端执行器114与机械臂末端113的关系是否发生变化，再次按原设定的运动指令运动末端执行器114***中心面，此时末端执行器114的偏置将表现为激光测微仪125中受光元件被遮挡的位置点的变化，此时需要对末端执行器114需要进行校准。

将带有偏置的末端执行器114多次以不同姿态***双轴激光测微仪125中心检测面，停止等待校准工作站127记录每次***中心面时的两个方向的受光元件被遮挡的位置点以及捕获此时机械臂111关节角度，计算出末端执行器114相对于机械臂末端113的关系的偏置值。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

附图标记说明列表

101 激光跟踪仪

102 支撑夹具

103 微小直径高精度陶瓷靶球

104 激光跟踪仪辅助测量装置Tmac

105 反光靶球组

106 杆件

107 第一位置

108 第二位置

109 移动操作机器人

110 移动平台

111 机械臂

112 机械臂基座

113 机械臂末端

114 机械臂末端执行器

115 支架

116 红外相机

117 红外反光靶球

118 直线运动导轨

119 支撑夹具

120 局部测量设备

121 激光测距传感器

122 CCD相机

123 等边三角靶标

124 陶瓷靶球

125 双轴激光测微仪

126 机械臂控制柜

127 校准工作站

128 视觉检测标记

129 移动操作机器人控制器

130 图像采集工作站。

Claims (10)

1.一种移动操作机器人(109)大尺度空间高精度在线标定***，包括测量子***和校准补偿子***，该移动操作机器人(109)包括移动平台(110)和机械臂(111)，

其特征在于，所述的测量子***包括视场覆盖该移动操作机器人(109)的工作空间的多视角测量设备、至少一组局部测量设备(120)和设置在所述移动平台(110)上的车载激光测微设备，所述的校准补偿子***包括移动操作机器人控制器(129)、与所述测量子***连接的通信模块和校准工作站(127)，其中：

所述的多视角测量设备包括红外相机(116)、与红外相机(116)连接的图像采集工作站(130)和与所述的移动平台(110)关联的反光靶球；

每个所述的局部测量设备(120)包括CCD相机(122)和多个激光测距传感器(121)。

2.根据权利要求1所述的在线标定***，其特征在于：

在所述的移动操作机器人(109)的工作空间上方布置多个不同视角的红外相机(116)所组成的阵列；

所述的图像采集工作站(130)与每个红外相机(116)建立通信连接；

多个所述反光靶球安装在所述的移动平台(110)的边角。

3.根据权利要求1所述的在线标定***，其特征在于：

多个激光测距传感器(121)在夹具的支撑下呈空间三角地分布于所述的CCD相机(122)周围；

所述的CCD相机(122)的拍摄方向面向所述的移动操作机器人(109)的运动区域。

4.根据权利要求1或3所述的在线标定***，其特征在于，所述的局部测量设备(120)的外部附属设备还包括等边三角靶标(123)、支撑夹具(102)和直线运动装置，其中等边三角靶标(123)安装于移动操作机器人(109)的机械臂末端(113)，局部测量设备(120)通过所述支撑夹具(102)固定至直线运动装置的运动台上，使得直线运动装置能够驱动该局部测量设备(120)进行距离受控的线性运动。

5.根据权利要求4所述的在线标定***，其特征在于，所述的直线运动装置包含直线电机、用于引导所述的运动台线性运动的导轨、光栅传感器以及与所述直线电机和光栅传感器连接的运动驱动器。

6.根据权利要求1所述的在线标定***，其特征在于：

所述的车载激光测微设备包括通过安装支撑件固定安装在所述移动平台(110)上的双轴外径测微仪(125)；

该双轴外径测微仪(125)的工作部件呈板块状，中间留有激光测量区域，用于检测***该激光测量区域的棒柱状物体的外径，为具备棒柱特征的操作臂末端执行器的位姿校准提供测量基础。

7.根据权利要求1或6所述的在线标定***，其特征在于：

机械臂末端(113)设有作为靶标的等边三角块，在该等边三角块的顶点分别设置靶球，并在该等边三角块的中心位置设置视觉检测标记(128)。

8.根据权利要求1所述的在线标定***，其特征在于：

所述的移动操作机器人控制器(129)包括工业运动控制器、存储器以及移动操作机器人(109)的运动控制程序；

所述的校准工作站(127)通过利用通信模块连接至移动操作机器人控制器(129)，控制机械臂(111)运动到测量位姿，接受机械臂(111)到位信息并采集机械臂(111)各关节角度数据，还经通信模块连接至测量子***的各个电气设备，以接收测量子***数据并对测量子***实施控制；

校准工作站(127)中保存有机械臂(111)运动学误差模型，并从机械臂(111)控制器中获取名义几何参数，基于上述测量子***得到的真实值，分别对作业处的机械臂(111)本体基坐标参数、几何参数以及末端执行器偏置参数进行校准，并生成新运动轨迹并对运动控制器进行补偿。

9.根据权利要求1所述的在线标定***，其特征在于，所述的激光测距传感器(121)由离线标定设备进行预先标定，该离线标定设备包括激光跟踪仪(101)，以及与激光跟踪仪(101)关联的并设置在机械臂末端(113)的一个或多个靶球、连接该靶球的杆件(106)和激光跟踪仪辅助测量装置Tmac(104)。

10.一种移动操作机器人(109)大尺度空间高精度的标定方法，包括以下步骤：

S1、在现场空间的世界坐标系下布置大尺度空间的全局基准网，并基于全局基准网部署用于粗测量的多视角测量设备以及用于精测量的多个局部测量设备(120)；

S2、当移动操作机器人(109)的移动平台(110)停止于预设的作业位置后，利用多视角测量设备对该移动平台(110)进行粗定位，并以粗定位下的机械臂基座(112)坐标系为基准，控制带有自制标靶的移动操作机器人(109)的机械臂末端(113)进入局部测量设备(120)的测量范围；

S3、在精测量范围内，通过局部视觉识别，引导机械臂末端(113)的标靶运动至一位置，使得标靶被测量激光成功击中，根据多激光测距原理与标靶几何信息来计算所述机械臂(111)的末端位姿，然后多次改变机械臂末端(113)位姿并测量记录改变后的末端位姿值，校准出机械臂基座(112)坐标系偏差和运动学几何参数误差；

S4、基于计算获得的机械臂本体与基座的位姿误差，重新计算机械臂末端执行器(114)的规划位姿，通过补偿算法对机器人末端执行器误差进行补偿；

S5、在移动平台(110)上搭建车载激光测微***，利用车载激光测微***对柱状参考物进行位姿测量，在线校准出机械臂末端执行器(114)的偏置参数。