[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

技術領域

本發明涉及一種工業機器人的標定方法，具體的說是一種用以提高工業機器人的定位精度的標定方法。

背景技術

機器人的重復定位精度是指：操作機器人運動達到某一示教點，機器人連桿位置傳感器讀取各連桿的關節變量的數據并存儲，操作機器人返回該示教點時的位置精度，就是機器人的重復定位精度。現今機器人生產廠家在機器人出廠時都只給出了機器人的重復定位精度，該精度一般在0.05毫米至0.1毫米。

工業機器人在運動中的目標位姿一般都是通過笛卡爾坐標系確定的，機器人逆運動學研究的問題是，為了將機器人移動到工作空間中的一個從未示教過的點(計算點)所求出的相應的連桿的關節變量值。機器人通過求出的關節變量值運動到這個計算點的精度就是機器人的定位精度。由于加工、裝配、調試等各方面的誤差，造成機器人的定位精度相對重復定位精度較低，一般在2毫米至3毫米范圍。

然而，工業機器人在實際應用中，通常需要適應各種廣泛的應用場合和各種不同的工作位置。現有的采用重復定位精度標定的工業機器人在其未示教過的點的定位精度往往不夠高，不能適應實際需求。為了提高工業機器人的定位精度，必須對其進行相應的標定。

發明內容

本發明目的就是為了克服現有技術的不足而提供一種用以提高工業機器人的定位精度的標定方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種工業機器人的標定方法，包括以下步驟：

(a)在笛卡爾坐標系下，利用修正的D-H運動學模型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，將所有位置誤差的數值與定位精度所要求的數值進行比較，如果存在任一位置誤差的數值不滿足定位精度要求，返回步驟(d)，如果所有位置誤差的數值都滿足定位精度要求，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。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：該發明提出一種有效的對工業機器人進行定位精度標定方法，通過反復迭代可以使工業機器人的精度達到滿意的效果，改變現有工業機器人只采用重復定位精度標定的現狀，使得定位精度標定后的工業機器人能夠適應更廣泛的應用場合和各種不同的工作位置。

附圖說明

圖1為連桿坐標系的設定原理圖；

圖2為機器人連桿坐標系的原理圖。

具體實施方式

下面對本發明一種工業機器人的標定方法的具體實施方式進行說明，它包括以下步驟：