[發明專利]機器人定位誤差測量方法

有效

• 申請號: 201210165675.2
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102679925A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 方偉;余蕾斌;薛雷;沈立恒
• 申請（專利權）人: 上海飛機制造有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;徐年康

技術領域

本發明涉及一種機器人定位誤差測量方法。

背景技術

工業機器人重復定位精度很高，但絕對定位精度很差。為了提高機器人的性能及拓展工業機器人的應用范圍，需要對機器人運動學模型的參數進行標定來降低它的絕對定位誤差。機器人標定一般分4個步驟進行：建模、測量、辨識與補償。機器人工作空間內采樣點對應的絕對定位誤差的測量是機器人結構參數標定的前提，測量數據的有效性決定了能否正確實現機器人參數的標定。機器人絕對定位誤差測量過程一般包含測量工具的設計與選擇、測量數據的坐標統一、測量數據的樣本選擇等問題。“測量工具”的精度決定了定位誤差的測量精度；“測量數據的坐標統一”是通過對測量靶標中心在機器人末端的位置(工具坐標系)及機器人基坐標系與測量設備坐標系之間的轉換矩陣(基坐標系)進行標定，將直接從機器人中獲取的末端法蘭盤中心測量數據與測量設備測得的靶標中心的數據統一到一個坐標系下，從而獲得采樣點的定位誤差；“測量數據的樣本”選擇的有效性很大程度上決定了機器人結構參數標定的效率與精度，根據需要采集的數據越充分越有利于標定過程，但假設機器人6個關節每個關節取5個關節角組合測量，就需要測量15625次，實際數據采集過程是不可能實現的。因此對這些問題的研究，不僅可以測量出有效的定位誤差數據，而且對于工業機器人運動學模型參數的正確標定有重要的意義。

發明內容

為了有效標定出工業機器人的模型參數，需要設計工程化的有效測量方案并解決其中涉及到的相關問題，來實現機器人定位誤差的有效測量。

本發明采用FARO?ARM作為機器人定位誤差測量系統中的測量工具，建立了基于FARO?ARM的機器人定位誤差測量系統數學模型；提出了測量系統中涉及到的相關坐標系的標定方法及樣本數據采樣方法，解決了工業機器人定位誤差測量過程的關鍵問題；最后建立了實際機器人定位誤差測量系統，測得了ABB1410型機器人在其樣本空間內的定位誤差，為工業機器人定位誤差的補償打下了基礎。

為此，本發明提供了一種測量機器人定位誤差的方法，其包括如下步驟：

提供測量設備并設定被測基準點P；

在測量設備的坐標系下，測量所述被測基準點P的實際位置；

通過坐標轉換，將所述被測基準點P在機器人的法蘭盤坐標系下的位置轉換為在所述測量設備的坐標系下的計算位置；

計算所述實際位置和所述計算位置的差值，以得到定位誤差。

附圖說明

為了解釋本發明，將在下文中參考附圖描述其示例性實施方式，附圖中：

圖1示意性地示出了根據本發明實施方式的工業機器人定位誤差測量系統；

圖2示意性地示出了基坐標系定測量點分布圖；

圖3示意性地示出了樣本子空間中心點分布圖；

圖4示意性地示出了第16個樣本子空間內測量點分布圖；

圖5示意性地示出了第16個測量子空間內測量點的定位誤差圖(/mm)。

具體實施方式

基于FARO?ARM的工業機器人定位誤差測量系統

如圖1所示，工業機器人定位誤差測量系統由FARO?ARM、測量靶標及工業機器人組成。圖中P表示待測量的靶標中心，Base為機器人基坐標系，Tool0為機器人法蘭盤坐標系，Measure為FARO?ARM坐標系。

在此工業機器人定位誤差測量系統中，FARO?ARM可以直接測量出靶標中心P在Measure坐標系下的坐標，同時機器人本身也可以作為測量裝置獲得被機器人抓著的靶標中心P在機器人Base坐標系下的坐標，兩者進行坐標變換便可以統一到同一個坐標系下，進而進行比較獲得工業機器人在其工作空間內各個測量點的位置誤差。因此工業機器人的定位誤差測量系統的測量過程數學模型可表示如下：

ΔP＝P_M-^BT_M^T0T_BP_T0????????????????????(1)

其中：

ΔP：為工業機器人測量點P的位置誤差；

P_M：為測量點P在Measure坐標系下的坐標(由測量設備直接讀取)；

^BT_M：為機器人Base坐標系與Measure坐標系下的轉換矩陣(未知量)；