[發明專利]用于機器手臂系統的機構參數校正方法

有效

• 申請號: 201610217585.1
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN107263463B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 黃正豪
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;尚群

一種用于機器手臂系統的機構參數校正方法。機構參數校正方法包括：控制機器手臂執行多個操作動作，使機器手臂末端移向對應的多個預測定位點；決定預測定位點之中每兩者之間的預測相對位移量；在機器手臂執行每一操作動作時，量測儀器感測機器手臂末端所對應的三維定位信息；依據三維定位信息決定機器手臂執行每兩操作動作時，機器手臂末端所移動的量測相對位移量；以及依據預測相對位移量和量測相對位移量形成機器手臂所對應的方程式。再以演算法解方程式來取得機器手臂的機構參數誤差集合。

技術領域

本發明涉及一種機器手臂系統，特別是一種以量測相對位移量進行校正的用于機器手臂系統的機構參數校正方法。

背景技術

機器手臂系統本身的機械結構相當復雜。在機器人運動學(Robot Kinematics)分析中，可將機械結構歸納且描述為機構參數集合，包含機構桿件尺寸(臂長)、關節間連結的方向角度、關節的軸變動量等幾何物理量。進一步可利用上述機構參數集合建立數學模型用來計算機器手臂的空間位置。換言之，根據這些機構參數設定值，即可利用數學模型推算機器手臂在空間中的預測位置。

所以機器手臂的理想數學模型可為定位點機構參數集合S的函數方程式F(S)，用以計算機器手臂在空間中數學模型的預測定位點P，表示式如下：

P≡F(S)

其中，上述定位點機構參數集合S即機器手臂的機構桿件尺寸、關節間連結方向、關節間連結角度和關節的軸變動量等幾何物理量。

然而在一些狀況下，例如機械部件的加工公差、機構組裝誤差、機構傳動誤差、負載應力變異、運作磨損、環境或溫度變化等諸多影響，使得實際的機構參數值與其原理想設定值有所落差。以至于設定的定位點機構參數集合S易有偏差，造成量測儀器對機器手臂的實際量測定位點N與數學模型的預測定位點P具有位置偏差ΔP。該位置偏差ΔP即代表機器手臂在定位精度的效能，同時反映定位點機構參數集合S的偏差程度。

在此假設機構參數偏差集合ΔS為定位點機構參數集合S于各項參數的偏差，進一步將機器手臂的位置偏差ΔP與機構參數偏差集合ΔS假定為微小偏差的線性關系，表示式如下：

ΔP＝N-P≡J(S)·ΔS

其中，上式系數矩陣為數學模型F(S)對定位點機構參數集合S偏微分型態矩陣。

圖1為一機器手臂系統10的一示意圖。機器手臂系統10包括一機器手臂11、一基座12、一儲存單元13、一處理單元14以及一絕對定位量測儀器15。機器手臂11設置在基座12之上，并電性連接至處理單元14。儲存單元13用以儲存機器手臂11的多個定位點機構參數集合S_k，k＝1，…，n(S₁～S_n)和對應的多個預測定位點P_k，k＝1，…，n(P₁～P_n)。預測定位點P_k以定位點機構參數集合S_k代入機器手臂11的理想數學模型F(S)所計算得到，可表示如下：

P_k≡F(S_k)，k＝1，…，n

其中，上述定位點機構參數集合S₁～S_n即機器手臂11的機構桿件尺寸、關節間連結方向、關節間連結角度和關節的軸變動量等幾何物理量。

處理單元14包括一校正計算單元141和一控制單元142。處理單元14電性連接至儲存單元13。處理單元14的控制單元142依據一特定定位點機構參數集合S(例如S_k)執行一特定操作動作，使機器手臂11末端移向該特定定位點機構參數集合S對應的一特定預測定位點P(例如P_k)。