[發明專利]一種工業機器人的標定方法

有效

• 申請號: 200710302417.3
• 申請日: 2007-12-20
• 公開（公告）號: CN101231749A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 楊文玉;程學剛;南小海;丁思成
• 申請（專利權）人: 昆山華恒工程技術中心有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01B11/03
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 孫仿衛

1.一種工業機器人的標定方法，其特征在于包括以下步驟：

(a)建立機器人的運動學模型，得出機器人的末端執行器的坐標系相對于基坐標系的位姿變換矩陣，該位姿變換矩陣與機器人各連桿的桿件結構參數d_i、a_i、α_i及關節變量θ_i相關；

(b)所述的機器人的末端執行器上安裝有激光跟蹤儀，所述的激光跟蹤儀具有測頭中心，根據步驟(a)的位姿變換矩陣建立所述的測頭中心相對于基坐標系在空間的位置坐標矢量p；

(c)對測頭中心在空間的位置坐標矢量p進行全微分，從而建立測頭中心位置誤差Δp與結構參數誤差Δd_i、Δa_i、Δα_i及關節變量誤差Δθ_i之間的線性關系模型；

(d)在不改變激光跟蹤儀與機器人的末端執行器的相對姿態的情況下，移動機器人各個關節，即改變機器人的關節變量θ_i，使得激光跟蹤儀的測頭中心處于多個不同的位姿，將激光跟蹤儀所記錄的實際位姿坐標p^c與機器人控制器所計算的名義位姿坐標pⁿ相比較，得到該位姿的位置誤差的數值Δp＝p^c-pⁿ；

(e)將步驟(d)中的各個不同位姿的關節變量θ_i和相對應的位置誤差的數值Δp帶入步驟(c)的線性關系模型中，利用最小二乘法得到結構參數誤差Δd_i、Δa_i、Δα_i和關節變量誤差Δθ_i的補償值，對步驟(b)中的測頭中心在空間的位置坐標矢量p進行修正；

(f)移動機器人各個關節使得激光跟蹤儀的測頭中心處于不同的位姿，將激光跟蹤儀所記錄的實際位姿坐標p^c與機器人控制器所計算的名義位姿坐標pⁿ相比較，得到該位姿的位置誤差的數值Δp＝p^c-pⁿ，將該位置誤差的數值與定位精度所要求的數值進行比較，如果該位置誤差的數值不滿足定位精度要求，返回步驟(d)，如果該位置誤差的數值滿足定位精度要求，則表明已經獲得位置誤差的滿意值，最終獲得各關節變量θ_i與機器人的末端執行器的坐標系在機器人坐標系下的準確映射關系，即機器人的真實位姿，完成機器人絕對定位精度的標定。

2.根據權利要求1所述的一種工業機器人的標定方法，其特征在于：所述的步驟(a)中的機器人的運動學模型是在笛卡爾坐標系下建立的。

3.根據權利要求1所述的一種工業機器人的標定方法，其特征在于：機器人的末端執行器的坐標系相對于基坐標系的位姿變換矩陣和激光跟蹤儀的測頭中心在空間的位置坐標矢量是通過D-H運動學模型得出的。

4.根據權利要求1所述的一種工業機器人的標定方法，其特征在于：機器人的末端執行器的坐標系相對于基坐標系的位姿變換矩陣和測頭中心在空間的位置坐標矢量是通過修正的D-H運動學模型得出的，機器人的末端執行器的坐標系相對于基坐標系的位姿變換矩陣還與輔助變量β_i相關，β_i的值定義為零。

5.根據權利要求1所述的一種工業機器人的標定方法，其特征在于：在進行步驟(f)時，移動機器人各個關節使得激光跟蹤儀的測頭中心處于多個不同的位姿，只有當所有位姿的位置誤差的數值滿足定位精度要求時，才表明已經獲得位置誤差的滿意值，只要有一個位姿的位置誤差的數值不滿足，則返回步驟(d)。