[發明專利]基于多點姿態采樣的串聯型機器人運動學參數標定方法

有效

• 申請號: 201710636982.7
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107478183B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 宋寶;周向東;唐小琦;尹超;余曉菁;熊爍;陳天航;徐意;王昌杰;郭藝璇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種基于多點姿態采樣的串聯型機器人運動學參數標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)確定笛卡爾坐標空間中的一個固定點，使待標定的串聯型機器人的工具中心與所述固定點接觸，同時采集所述串聯型機器人在初始狀態下的關節變量值；

(2)根據所述串聯型機器人在笛卡爾坐標系下的運動學模型及所述串聯型機器人在初始狀態下的連桿參數值來確定所述工具中心的初始位置矢量；所述串聯型機器人在初始狀態下的連桿參數值包括a_i、α_i-1、d_i及θ_i，其中a_i表示第i-1個關節與第i個關節之間的連桿長度；α_i-1表示第i-1個關節與第i個關節之間的連桿扭角；d_i表示第i個連桿相對于第i-1個連桿的關節偏置；θ_i表示第i個連桿相對于第i-1個連桿的關節夾角；所述工具中心的初始位置矢量采用以下公式計算獲得：

式中，d_F為串聯型機器人的探針的長度；p_x、p_y、p_z分別為工具中心在X軸、Y軸、Z軸的值；

(3)操作所述串聯型機器人來使所述串聯型機器人的工具中心多次以不同的姿態圍繞所述固定點旋轉，以接觸所述固定點，同時采集每次旋轉對應的關節變量值；

(4)根據采集到的多組關節變量值及所述工具中心的初始位置矢量來確定所述串聯型機器人的運動學參數的最優誤差補償值，以采用所述最優誤差補償值對所述串聯型機器人的運動學參數進行補償，然后，測量所述串聯型機器人的絕對定位精度，若測得的絕對定位精度滿足精度要求，則標定完成，否則，轉至步驟(1)；

其中，所述串聯型機器人的運動學參數誤差包括Δa_i、Δα_i-1、Δd_i及Δθ_i(i＝1,2,...,6)，其中Δa_i表示實際連桿長度與初始連桿長度之間的差值，Δα_i-1表示實際連桿扭角與初始連桿扭角之間的差值，Δd_i表示實際關節偏置與初始關節偏置之間的差值，Δθ_i表示實際關節夾角與初始關節夾角之間的差值；

所述工具中心的實際位置坐標采用以下公式計算獲得：

式中，j表示關節變量的序號。

2.如權利要求1所述的基于多點姿態采樣的串聯型機器人運動學參數標定方法，其特征在于：步驟(4)中的最優誤差補償值是采用粒子群優化算法求得的，粒子維數等于待標定的連桿參數數目。

3.如權利要求2所述的基于多點姿態采樣的串聯型機器人運動學參數標定方法，其特征在于：所述串聯型機器人的工具中心以不同的姿態圍繞所述固定點旋轉，使所述工具中心多次與所述固定點接觸，每次旋轉對應的所述工具中心的位置坐標相同。

4.如權利要求1所述的基于多點姿態采樣的串聯型機器人運動學參數標定方法，其特征在于：所述工具中心以不同姿態繞所述固定點旋轉的次數為50次。

5.如權利要求1所述的基于多點姿態采樣的串聯型機器人運動學參數標定方法，其特征在于：所述串聯型機器人的探針為標定設備，其末端即為所述工具中心。