[發(fā)明專利]基于數(shù)字圖像相關技術的工業(yè)機器人剛度辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911268266.3
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111125843B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 閔峻英;李永記;胡家皓;林建平
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14;B25J17/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐迪怡

1.一種基于數(shù)字圖像相關技術的工業(yè)機器人剛度辨識方法，包括：

建立基于數(shù)字圖像相關技術的工業(yè)機器人剛度辨識測試系統(tǒng)；

根據(jù)預設方式在所述工業(yè)機器人剛度辨識測試系統(tǒng)中進行剛度辨識實驗，采集所述剛度辨識實驗中所述工業(yè)機器人末端的載荷數(shù)據(jù)及對應情況的散斑圖數(shù)據(jù)，并從所述散斑圖數(shù)據(jù)中提取出對應的散斑圖坐標數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述載荷數(shù)據(jù)和所述散斑圖坐標數(shù)據(jù)計算基坐標系下所述工業(yè)機器人的六維載荷數(shù)據(jù)和六維變形數(shù)據(jù)；

將所述工業(yè)機器人的關節(jié)近似為線性扭轉彈簧，構建所述工業(yè)機器人的剛度辨識模型，并基于所述六維載荷數(shù)據(jù)和六維變形數(shù)據(jù)，根據(jù)所述剛度辨識模型獲取所述工業(yè)機器人的關節(jié)剛度值；

其中，建立基于數(shù)字圖像相關技術的工業(yè)機器人剛度辨識測試系統(tǒng)步驟包括：

設定所述工業(yè)機器人剛度辨識測試系統(tǒng)包括工業(yè)機器人、設置于所述工業(yè)機器人末端的六維力傳感器、負載以及對應于所述工業(yè)機器人和負載設置的數(shù)字圖像裝置；

設定所述數(shù)字圖像裝置包括固定于所述六維力傳感器上的散斑板、攝像視野平行于所述散斑板的工業(yè)相機以及對應所述工業(yè)相機設置的攝影燈；

且將所述工業(yè)機器人的關節(jié)近似為線性扭轉彈簧，構建所述工業(yè)機器人的剛度辨識模型包括：

建立所述工業(yè)機器人的笛卡爾剛度矩陣；

建立所述工業(yè)機器人的關節(jié)剛度矩陣；

構建所述笛卡爾剛度矩陣和所述關節(jié)剛度矩陣的關系式：

根據(jù)所述笛卡爾剛度矩陣和所述關節(jié)剛度矩陣的關系式建立所述工業(yè)機器人的關節(jié)剛度辨識模型。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字圖像裝置包括的工業(yè)相機不少于兩個，相鄰兩個所述工業(yè)相機的光軸夾角大于15°。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)預設方式在所述工業(yè)機器人剛度辨識測試系統(tǒng)中進行剛度辨識實驗，采集所述剛度辨識實驗中所述工業(yè)機器人末端的載荷數(shù)據(jù)及對應情況的散斑圖數(shù)據(jù)包括：

依次將預設位姿集合中的預設位姿作為待檢測位姿，并對應采集所述預設位姿集合中的預設位姿依次作為待檢測位姿時，所述工業(yè)機器人位于所述待檢測位姿不同載荷施加方向的載荷數(shù)據(jù)和散斑圖數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，采集所述工業(yè)機器人位于所述待檢測位姿不同載荷施加方向的載荷數(shù)據(jù)和散斑圖數(shù)據(jù)包括：

依次將預設負載施加方向集合中的預設負載施加方向作為待檢測負載施加方向，并對應采集所述預設負載施加方向集合中的預設負載施加方向依次作為待檢測負載施加方向時，所述工業(yè)機器人位于所述待檢測位姿且屬于所述待檢測負載施加方向情況的載荷數(shù)據(jù)和散斑圖數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，采集所述工業(yè)機器人位于所述待檢測位姿且屬于所述待檢測負載施加方向情況的載荷數(shù)據(jù)和散斑圖數(shù)據(jù)包括：

使所述工業(yè)機器人位于所述待檢測位姿，采集所述工業(yè)機器人末端無負載時的無負載散斑圖；

在所述工業(yè)機器人末端按預設負載施加方向加載負載，采集所述工業(yè)機器人末端的載荷數(shù)據(jù)和所述工業(yè)機器人末端加載負載時的有負載散斑圖，所述無負載散斑圖和所述有負載散斑圖構成所述散斑圖數(shù)據(jù)；

將所述工業(yè)機器人末端的負載卸下，并將所述工業(yè)機器人恢復到所述待檢測位姿。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述預設位姿集合包括至少六個預設位姿，所述預設負載施加方向集合包括至少三個預設負載施加方向。

7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，從所述散斑圖數(shù)據(jù)中提取出對應的散斑圖坐標數(shù)據(jù)包括：

從所述無負載散斑圖中提取無負載散斑圖坐標數(shù)據(jù)，并從所述有負載散斑圖中提取有負載散斑圖坐標數(shù)據(jù)，所述有負載散斑圖坐標數(shù)據(jù)和無負載散斑圖坐標數(shù)據(jù)構成所述散斑圖坐標數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述載荷數(shù)據(jù)和散斑圖坐標數(shù)據(jù)計算基坐標系下所述工業(yè)機器人的六維載荷數(shù)據(jù)和六維變形數(shù)據(jù)步驟包括：

根據(jù)所述散斑圖坐標數(shù)據(jù)構建所述工業(yè)機器人加載負載前后坐標數(shù)據(jù)的關系；

根據(jù)所述工業(yè)機器人加載負載前后坐標數(shù)據(jù)的關系，并利用奇異值分解方法獲取所述工業(yè)機器人加載負載前后的矢量六維變形數(shù)據(jù)；

將所述載荷數(shù)據(jù)以及對應的所述矢量六維變形數(shù)據(jù)進行坐標系轉化，得到基坐標系下所述工業(yè)機器人的六維載荷數(shù)據(jù)以及對應的六維變形數(shù)據(jù)。