[發明專利]一種基于粒子群優化的機器人標定方法

在審

• 申請號: 201310451916.4
• 申請日: 2013-09-28
• 公開（公告）號: CN104517297A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 徐方;曲道奎;李邦宇;鄒風山;馮亞磊;張濤
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明涉及一種標定方法，特別是涉及一種基于粒子群優化的機器人標定方法。

背景技術

工業機器人是現代工業生產線中不可缺少的工具，它標志著工業的現代化程度。由于機器人應用范圍的擴大和所完成任務復雜程度不斷增加，機器人工作任務的編制已經成為一個重要問題，離線編程系統可以簡化機器人編程進程，提高編程效率，是實現系統集成的必要的軟件支撐系統。運動學標定是機器人離線編程技術實用化的關鍵技術之一，也是機器人學的重要內容，在機器人產業化的背景下有十分重要的理論和現實意義。機器人運動學標定以運動學建模為基礎，幾何誤差參數辨識為目的，為機器人的誤差補償提供依據。

在現有技術中，文獻名為“Amethod?for?industrial?robot?calibration”（Proceedings?of?the?1997?IEEE?International?Conference?on?Robot?and?Automation,1997:3184-3190）提出了將距離誤差應用于機器人的標定方法，提高了機器人的軌跡精度。文獻名為“一種基于平面精度的機器人標定方法及仿真”（《中國機械工程》，2011，第22卷17期，2039-2042頁）中提出在機器人的平面運動過程中，由關節驅動器記錄平面上各采樣點處的關節值并將這些值作為標定數據，避免了使用其他測量工具的復雜測量過程。文獻名為“工業機器人運動學標定及誤差分析研究”（中國碩士學位論文）提出了一種構造虛擬封閉運動鏈來標定機器人的新方法，該方法可減少對精密測量儀器的依賴，并可獲得更高的機器人絕對精度。授權公告號為CN102022989B專利，公開了一種基于指數積模型的機器人標定方法，包括步驟：提供工業機器人、獨立于機器人的測量儀器、末端立體成像設備及一立體標定塊；根據旋量理論與指數積相結合的方式建立機器人運動學模型；給出各關節參數的封閉解,利用線性方法直接求出關節旋量參數,并對機器人關節角的名義值進行補償,避免了機器人坐標系與測量坐標系的轉換,而且標定過程簡單,只需各關節旋轉一次的同時測量末端n(n≥3)個標記點的坐標值即可實現標定。授權公告號為CN101231749A專利，公開了一種工業機器人的標定方法，通過建立機器人末端執行器的坐標系相對于基坐標系的位姿變換矩陣,再通過該位姿變換矩陣建立末端執行器上激光跟蹤儀的測頭中心相對于基坐標系的位置坐標矢量P,對該位置坐標矢量P全微分后得到位置誤差與結構參數誤差、關節變量誤差的線性關系,將實驗數據代入線性關系,求得結構參數誤差、關節變量誤差的補償值,最終獲得準確的機器人末端執行器的坐標系相對于基坐標系的位姿變換矩陣,完成機器人的定位精度的標定求。

在上述現有技術中，都是針對建立合適的誤差模型來提高工業機器人標定的精度，但是對于誤差模型的優化求解精度和速度并沒有相關文獻涉及。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于粒子群優化的機器人標定方法，其可克服現有的缺陷，實現在現有機器人運動學誤差模型的基礎上準確、快速的優化求解，達到提高標定精度和速度的目的。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于粒子群優化的機器人標定方法，包括如下步驟：

建立適應度函數；

利用粒子群算法優化外參數；

利用適應度函數和外參數對給定的粒子群進行優化。

優選地，上述適應度函數為：