[發明專利]機械臂運動學參數分離辨識方法

無效

• 申請號: 201110150001.0
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102314690A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 賈慶軒;朱寧寧;陳鋼;孫漢旭;張巖
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機器人標定領域，尤其涉及一種將姿態參數和位置參數分離辨識的機械臂運動學參數辨識方法。

背景技術

機器人參數辨識是提高精度的重要手段，對于機器人離線編程和視覺引導下操作的成功具有重要的意義。機器人各連桿的幾何參數誤差是造成機器人定位誤差的最主要環節，它主要是由于制造和安裝過程中產生的連桿實際幾何參數與名義參數值之間的偏差造成的，一般被視為系統誤差。此外，一些影響因素如環境、機械變形被視為隨機誤差。所謂辨識就是運用先進的測量手段和適當的參數識別方法辨識出機器人模型的準確參數，從而提高機器人精度的過程。

目前，對機器人運動學參數的辨識，國內外進行了大量的研究。通常采用的方法是先建立適當的運動學誤差模型，然后精確測量幾組位姿，最后獲得實際模型參數并運用正向運動學求解實際位姿。

發明內容

本發明的目的是針對目前運動學標定方法的不足提供一種參數分離辨識方法，該方法操作簡單且精度大大提高。

其技術解決方案包括如下步驟：

(1)利用激光跟蹤儀建立基坐標系∑_B和末端坐標系∑_T。將三靶球與末端執行器固連，采用三點不共線布點結構建立輔助坐標系∑_F。利用坐標系之間的轉化關系，求得末端坐標系∑_T在基坐標系∑_B下的姿態矩陣R。根據姿態矩陣R和所建立的姿態參數誤差模型，對姿態參數進行標定。

(2)利用實測的末端執行器位置和辨識好的姿態參數對分離后的位置參數進行辨識，最終實現機械臂運動學參數辨識。

本發明的優點是：

(1)通過將末端執行器齊次變換矩陣中的姿態矩陣和位置向量進行分離，有效防止了數量級較小的姿態誤差被數量級較大的位置誤差淹沒。

(2)提出一種無需計入關節位置誤差的機械臂D-H參數辨識方法，避免關節位置測量誤差的同時，保證了齊次變換矩陣誤差補償的高精度特征。

(3)利用激光跟蹤儀，采用三點不共線布點結構建立靶座輔助坐標系求得末端執行器在基系下的姿態矩陣，克服了傳統等腰三角形布點結構的局限性。

附圖說明

圖1是機器人運動學參數辨識流程圖。

圖2是姿態測量中各坐標系之間關系。

具體實施方式

(1)修正D-H模型

經典的D-H模型中相鄰兩軸平行或接近平行時存在奇異點，在此基礎上增加一項繞y軸旋轉β角度的變換，以克服奇異點問題，修正好的坐標變換矩陣為：

Ti-1=Rot(x,αi-1)Trans(x,ai-1)Rot(z,θi)Trans(z,di)Rot(y,βi)]]>