[發明專利]一種無偏最優的工業機械臂絕對定位精度標定方法

在審

• 申請號: 201711454130.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108177145A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 袁培江;蔡鸚;陳冬冬;曹雙倩;高豆豆;吳旭磊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00;B25J19/02
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 于鵬

1.一種無偏最優的工業機械臂絕對定位精度標定方法，其特征在于：

本發明方法所使用的裝置包括工業機械臂、激光跟蹤儀和靶球；

進一步地，靶球固定在工業機械臂的法蘭盤上，工具中心設為靶球中心；

本發明方法首先在工業機械臂的工作空間內隨機規劃出一系列樣本點，并為每一個樣本點隨機指定一個姿態；通過運動學逆解求解每個位姿(奇異點除外)的九組解，包括八組解析解和一組數值解；從九組解中為每個位置隨機選取一組解，使得最終留下的所有解涵蓋每一種解；按照選取的關節角依次驅動機械臂到指定位置；通過激光跟蹤儀和靶球測量工業機械臂實際到達位置，進行位置誤差的計算；通過建立關節角的二范數和位置誤差之間的半變異函數，進而求解克里金方程組，對目標點的位置誤差進行預測和補償；

本發明方法具體實施包括如下順序步驟：

步驟1：統一工業機械臂的基坐標系、激光跟蹤儀的測量坐標系和工具坐標系；

步驟2：在工業機械臂的工作空間中隨機選取一系列樣本點，并將其視為工具中心點的理論位置；

步驟3：為每個樣本點隨機指定一個姿態，通過運動學逆解求解每個位姿(奇異點除外)的九組解，包括八組解析解和一組數值解；

步驟4：為每個樣本點隨機分配一組解，使得最終留下的解涵蓋每一種解；

步驟5：按照選取的關節角依次驅動工業機械臂的工具中心點到達這些樣本點，同時激光跟蹤儀依次測量工具中心點在這些樣本指定點的實際位置；

步驟6：求解這些樣本點的理論位置和實際位置的位置誤差；

步驟7：根據這些樣本點所選取的關節角的二范數和位置誤差建立沿X、Y和Z軸的半變異函數；

步驟8：根據半變異函數進行工業機械臂工作空間中某點的位置誤差估計；

步驟9：根據預測值對控制命令進行補償；

本發明所述的一種無偏最優的工業機械臂絕對定位精度標定方法的有益效果在于：

[1]該方法優于傳統的建模標定方法，適用性廣；

[2]該方法充分考慮了位置誤差的多樣性，建立了關節空間和工作空間的半變異函數，使得標定結果更為準確；

[3]該方法充分考慮了運動學逆解的多解性，建立的半變異函數適用于九組解中的任一組，無需單獨擬合不同解下的半變異函數；

[4]該方法在建立關節角的二范數和位置誤差之間的半變異函數的同時消除了關節角的角度偏差對標定結果的影響，無需進行參數辨識。