[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

本發明屬于機器人標定相關技術領域，其公開了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，該方法包括以下步驟：(1)確定笛卡爾坐標空間中的一個與待標定的串聯型機器人的工具中心接觸的固定點；(2根據串聯型機器人的初始連桿參數值來確定工具中心的初始位置矢量；(3)操作串聯型機器人來使所述工具中心多次以不同的姿態圍繞固定點旋轉，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初始位置矢量來確定串聯型機器人的運動學參數的最優誤差補償值，以采用最優誤差補償值對串聯型機器人的運動學參數進行修正。本發明在較小空間內采集多組數據，提高了精度，且標定工具陳本較低，攜帶方便。

技術領域

本發明屬于機器人標定相關技術領域，更具體地，涉及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。

背景技術

隨著人們對工業機器人定位精度的要求不斷提高，工業機器人的運動學參數的標定被越來越多的要求提高精度和采用更便捷有效的方法進行精確標定。工業機器人運動學參數分為連桿長度參數和關節零點參數，為了實現運動學參數的標定，現有的標定方法主要包括以下三種：

1.激光跟蹤儀標定：使用激光測量儀精確測量工業機器人手爪坐標系的位置和姿態，并建模進行參數求解。

2.拉線法標定：使用拉線設備精確測量工業機器人與固定點之間的相對距離，通過相對距離建模并進行參數求解。

3.標定快標定：使用標定塊或者標定孔確定工業機器人手爪坐標系位置間的相對距離，并通過相對距離來建模以進行參數求解。

采用激光跟蹤儀或者拉線法進行標定，采樣過程簡單，數據精確，但是設備昂貴。采用標定快進行標定只使用了相對距離進行標定，可測量的相對距離有限，且采樣點數量少，誤差標定效果不好。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了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，其基于現有標定方法的工作特點，針對串聯型機器人運動學參數標定方法進行了研究及設計。所述串聯型機器人運動學參數標定方法是一種通過改變機器人姿態進行采樣及標定的方法，其使得標定過程中無需移動工具坐標系中心的位置，可以在有限的空間進行多組數據的采集，同時采用探針作為標定設備，由此解決現有標定方法中設備昂貴及測量數據有限導致的標定結果不精確的問題。

為實現上述目的，本發明提供了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，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)建立所述串聯型機器人在笛卡爾坐標系下的運動學模型，并根據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；

(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)。

進一步地，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。

進一步地，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。