[發明專利]一種提升工業機器人絕對定位精度的運動學方法

有效

• 申請號: 201910051148.0
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109746915B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 梁兆東;葛景國;肖永強;游瑋;儲昭琦;王濤
• 申請（專利權）人: 埃夫特智能裝備股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 寇俊波

1.一種提升工業機器人絕對定位精度的運動學方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：首先建立機器人的幾何參數ɡ的誤差模型，在機器人的工作空間內對機器人末端的位姿誤差ΔX進行采集，并采用辨識方法對機器人的DH幾何參數誤差Δɡ進行辨識；機器人末端位置X和關節變量q之間的運動學關系為：

X＝f(q,ɡ) (1)

考慮幾何參數誤差Δɡ后，機器人末端位置和關節變量之間的運動學關系為：

X+ΔX＝f(q,ɡ+Δɡ) (2)

通過關系式(1)和(2)，建立機器人末端的位姿誤差ΔX和幾何參數誤差Δɡ之間的關系為：

ΔX＝Η(ɡ)Δɡ (3)

其中，Η(ɡ)為誤差辨識雅克比矩陣，此矩陣在已知機器人的關節位置后，可以求得矩陣實際值；因此通過檢測機器人末端位姿誤差，經關系式(3)可以求得關節誤差Δɡ；

S2：在機器人控制器中分別設計名義逆運動學算法模塊f^-1、帶有幾何參數誤差Δɡ的正運動學算法X^E模塊和計算機器人幾何雅克比矩陣J算法模塊；

S3：當機器人控制器將笛卡爾空間的指令值X^C下發機器人控制器時，機器人控制器通過名義逆運動學、帶有誤差參數的齊次變換的正運動學和利用幾何雅克比反解關節空間偏差相結合的方法，實現補償運動學算法。

2.根據權利要求1所述的一種提升工業機器人絕對定位精度的運動學方法，其特征在于：所述S3具體包括以下步驟：

S31：通過名義逆運動學模型求解笛卡爾空間位姿指令值X^C對應的各個關節名義值θ；

S32：然后將上一步求解得到的關節名義值代入到考慮幾何誤差的正運動學模型中，求解考慮幾何誤差的笛卡爾坐標值X^E；

S33：求解笛卡爾坐標誤差值ΔX＝X^C-X^E；

S34：通過此時關節位置q的雅克比矩陣J，并將其求逆J^-1，與S33得到的ΔX聯合求解得到關節空間對應各軸的偏差值δq；

S35：補償各個關節坐標值q＝q+δq；

S36：將S35補償后的關節坐標值代入到考慮幾何誤差的正運動學中，求解關節補償后的笛卡爾坐標值X^E；

S37：計算笛卡爾坐標指令值和補償后的笛卡爾坐標值之間的誤差ΔX＝X^C-X^E，比較其與指定笛卡爾坐標容許誤差δ比較大小；如果為真進入S38，否則進入S34；

S38：將S35中最新一次補償的關節坐標值q下發到各個軸的位置控制器中。

3.根據權利要求2所述的一種提升工業機器人絕對定位精度的運動學方法，其特征在于：在步驟S3的S31和S32利用機器人名義逆解計算包含幾何誤差的修正的笛卡爾坐標值，具體如下：

X^E＝f(q,ɡ+Δɡ) (4)。

4.根據權利要求2所述的一種提升工業機器人絕對定位精度的運動學方法，其特征在于：在步驟S3的S34通過幾何雅克比矩陣J將笛卡爾空間的位姿誤差映射到關節變量，具體如下：

δq＝J^-1(q)·ΔX (5)。