[發(fā)明專利]一種空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611226444.2
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106625774B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧營迎;喬冠宇;李大為;劉宏偉;徐振邦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王瑩

一種空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定方法，屬于機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域。解決了如何提供一種空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定方法，以降低大型柔性空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定的復(fù)雜性，提高大型柔性空間機(jī)械臂幾何參數(shù)的標(biāo)定精度的問題。該標(biāo)定方法在關(guān)節(jié)裝配階段進(jìn)行關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系的精確測量設(shè)定，并通過三個與關(guān)節(jié)的運動部件固連的靶座對關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系進(jìn)行固連跟蹤，在機(jī)械臂整臂組裝完成之后需要進(jìn)行機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定時，根據(jù)關(guān)節(jié)上的三個靶座對各個關(guān)節(jié)端面的坐標(biāo)系進(jìn)行恢復(fù)重建，從而實現(xiàn)空間機(jī)械臂的幾何參數(shù)標(biāo)定，該標(biāo)定方法可以在地面重力卸載系統(tǒng)約束下，簡單、快速、高精度完成機(jī)械臂的標(biāo)定，為空間在軌標(biāo)定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定領(lǐng)域，具體涉及的一種空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定方法，尤其是適用于空間大型柔性機(jī)械臂的幾何參數(shù)的標(biāo)定。

背景技術(shù)

機(jī)械臂是一種自動化機(jī)械裝置，其能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點進(jìn)行作業(yè)。在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

機(jī)械臂幾何參數(shù)的標(biāo)定直接影響機(jī)械臂的絕對位姿控制精度，是研制機(jī)械臂過程中一關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。對于體積小、重量輕、對末端絕對定位精度要求不高的機(jī)械臂，可以將整個機(jī)械臂作為剛性體處理，在參數(shù)標(biāo)定中也可以邊組裝邊測量，或者運用逆運動學(xué)的方法記錄機(jī)械臂在空間中多個特定位姿，反推幾何參數(shù)。但是太空應(yīng)用的大型搬運機(jī)械臂，由于末端絕對位姿定位精度要求高、體積尺寸大、在地面測量中需要重力卸載系統(tǒng)配合并且難于在地面進(jìn)行三維空間運動等原因，導(dǎo)致其幾何參數(shù)標(biāo)定非常困難、耗時而且標(biāo)定精度不夠理想。

現(xiàn)有技術(shù)中，尚沒有能夠簡單、快捷、準(zhǔn)確的標(biāo)定空間大型柔性機(jī)械臂的幾何參數(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定方法，以降低大型柔性空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定的復(fù)雜性，提高大型柔性空間機(jī)械臂幾何參數(shù)的標(biāo)定精度。

一種空間機(jī)械臂幾何參數(shù)標(biāo)定方法，包括以下步驟：

步驟一、在機(jī)械臂的每個關(guān)節(jié)的運動部件的側(cè)面加工三個靶座端面，三個靶座端面的中心位于三角形的三個頂點上，且在空間某個方位同時可見，每個靶座端面上固定有一個靶座，三個靶座依次按順序編號，完成后，得到多個固定有靶座的關(guān)節(jié)；

步驟二、分別建立每個固定有靶座的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系，每個固定有靶座的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系的建立過程為：

將激光雙頻干涉儀和固定有靶座的關(guān)節(jié)放置在測試平臺上，且保持激光雙頻干涉儀和固定有靶座的關(guān)節(jié)的空間位置關(guān)系固定不變，將測量靶球放置在固定有靶座的關(guān)節(jié)的任意一個靶座上，然后讓關(guān)節(jié)通電自由轉(zhuǎn)動，用激光雙頻干涉儀測量在運動過程中測量靶球的空間位置，用激光雙頻干涉儀處理軟件擬合測試靶球運動的圓心和圓周平面，設(shè)定該圓心為關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系的原點，設(shè)定該圓周平面為關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系的xy平面，用激光雙頻干涉儀測量關(guān)節(jié)臂桿基座的軸線，設(shè)定關(guān)節(jié)臂桿基座的軸線在圓周平面的投影并與關(guān)節(jié)臂桿基座伸出方向一致的方向為關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系的x方向；

步驟三、分別測定每個固定有靶座的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系與該固定有靶座的關(guān)節(jié)的三個靶座的位置關(guān)系，每個固定有靶座的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系與該固定有靶座的關(guān)節(jié)的三個靶座的位置關(guān)系的測定過程為：

保持步驟二建立關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系時，激光雙頻干涉儀與固定有靶座的關(guān)節(jié)的位置關(guān)系不變，將測量靶球分別按靶座編號順序依次放置在固定有靶座的關(guān)節(jié)的三個靶座上，以關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系為工作坐標(biāo)系，按順序記錄三個靶座的空間位置數(shù)據(jù)，得到關(guān)節(jié)端面坐標(biāo)系與三個靶座的空間位置固連關(guān)系；