[發明專利]繩驅多關節柔性機器人自標定方法及系統、存儲介質

有效

• 申請號: 201811137250.4
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109176494B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 徐文福;劉天亮;牟宗高;梁斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J17/00;B25J19/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明;洪銘福

本發明公開了一種繩驅多關節柔性機器人自標定方法及系統、存儲介質，控制關節到達第一平衡狀態后，控制其中一根位控繩發生運動，剩余位控繩的位置保持不變，力控繩發生隨動并到達第二平衡狀態；獲取發生運動的位控繩的繩長變化量以及力控繩的繩長變化量；改變發生運動的位控繩，關節回到第一平衡狀態，重新獲取發生運動的位控繩的繩長變化量以及力控繩的繩長變化量，直到獲取所有位控繩的繩長變化量以及力控繩對應的繩長變化量；獲取力控繩的繩長變化量與位控繩的繩長變化量的映射矩陣，并根據映射矩陣與關節角的相關關系獲取關節的關節角，實現當前關節的關節角標定；自標定方法流程簡單、方便實施、效率高且成本低，提高機器人的末端定位精度。

技術領域

本發明涉及機器人標定領域，尤其是一種繩驅多關節柔性機器人自標定方法及系統、存儲介質。

背景技術

柔性機器人相對于傳統機械臂有纖細的軀干，冗余的自由度，在復雜多障礙的環境中體現出了極強的靈活性，因此被廣泛應用于核電領域、航天領域大型設備的檢修、維護、裝配等作業任務。這些狹小空間下的精細作業任務，往往要求柔性機器人具有較高的末端絕對定位精度。然而在以下幾個方面因素，將影響著柔性機器人的精度，進而影響其作業的能力：

(1)在柔性機器人的零部件加工和安裝裝配過程中，其存在著許多誤差。這些誤差經過多個關節的累積和放大，最終導致末端較大的誤差。

(2)其關節處的有限空間以及特殊的繩索驅動方式，導致了其傳感器主要集中在機器人的根部，并不能直接反饋關節的角度大小，存在著關節角度的誤差。

(3)繩索具有一定的彈性，在多次使用之后柔性機器人的驅動繩索將會變長，進而也影響關節的角度，導致末端的誤差。

為了提高柔性機器人的末端定位精度，進一步增強其狹小空間的精細作業的能力，我們有必要定期對柔性機器人相關運動學參數的進行標定，提高其性能。然而，傳統的標定方法流程繁雜，不方便實施，效率低且成本高。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的是提供一種繩驅多關節柔性機器人自標定方法及系統、存儲介質，自標定方法的流程簡單、方便實施、效率高且成本低，提高機器人的末端定位精度。

本發明所采用的技術方案是：一種繩驅多關節柔性機器人自標定方法，包括以下步驟：

S1、設置當前關節的一根驅動繩為力控繩，設置所述關節剩余的驅動繩為位控繩，每個關節通過至少3根驅動繩進行驅動，利用恒力控制模式控制的驅動繩為所述力控繩，利用位置控制模式控制的驅動繩為所述位控繩；

S2、控制所述關節到達第一平衡狀態，

S3、控制其中一根位控繩發生運動，剩余位控繩的位置保持不變，所述力控繩發生隨動并到達第二平衡狀態；

S4、獲取發生運動的位控繩的繩長變化量以及力控繩的繩長變化量；

S5、重復步驟S2至S4，改變發生運動的位控繩，直到獲取所有位控繩的繩長變化量以及力控繩對應的繩長變化量；

S6、獲取所述力控繩的繩長變化量與位控繩的繩長變化量的映射矩陣，并根據所述映射矩陣與關節角的相關關系獲取關節的關節角，實現當前關節的關節角標定。

進一步地，根據所述映射矩陣與關節角的相關關系并利用最小二乘迭代法獲取關節的關節角。

進一步地，按照關節的關節號的順序標定所述繩驅多關節柔性機器人的關節，其中，標定關節i時，控制關節號小于i的關節的驅動繩處于張緊狀態，控制關節號大于i的關節的驅動繩處于放松狀態。

進一步地，一根驅動繩由一個電機控制，根據所述電機的位置變化量獲得驅動繩的繩長變化量。

本發明所采用的另一技術方案是：一種繩驅多關節柔性機器人自標定系統，包括