[發明專利]基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識方法

有效

• 申請號: 201911268266.3
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111125843B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（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

本發明公開了一種基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識方法，包括：建立基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識測試系統；根據預設方式在工業機器人剛度辨識測試系統中進行剛度辨識實驗，采集剛度辨識實驗中工業機器人末端的載荷數據及對應情況的散斑圖數據，并從散斑圖數據中提取出對應的散斑圖坐標數據；計算基坐標系下工業機器人的六維載荷數據和六維變形數據；基于六維載荷數據和六維變形數據，根據剛度辨識模型獲取工業機器人的關節剛度值。本發明提高工業機器人的剛度辨識精度，從而用于關節變形補償，對提高工業機器人的作業精度、拓展工業機器人的應用領域具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及工業機器人的剛度辨識技術領域，尤其涉及基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識方法。

背景技術

工業機器人具有高度的靈活性，可以在空間內實現復雜的位姿變換，在機器人末端安裝不同的執行器，可以執行不同的任務，例如抓取、噴涂、焊接等。另外，工業機器人末端安裝主軸，還可用于機加工，相較于傳統機床具有靈活性高、加工范圍大、成本低的優點，并且通過位姿變換能夠輕易加工零件的復雜部位，避免主軸與零件產生干涉。但是當工業機器人應用于機加工時，由于其自身串聯多連桿的特性，剛度遠低于傳統數控機床，在加工過程中經常受到顫振問題的困擾，導致加工零件精度不足，表面粗糙度高等問題。

目前，工業機器人機加工系統主要用于航空航天、汽車等領域中的塑料、鋁制零件的倒角、去毛刺和拋光等工藝，當待加工工件硬度較低、切削過程中去除量較小且加工精度要求不是很高時更為適用。為了進一步提高加工精度、拓展工業機器人機加工在高硬度材料切削中的應用，需要對工業機器人的剛度特性和運動學建模開展研究，而剛度辨識則是運動學建模的重要一步。

工業機器人末端變形的檢測精度是剛度辨識精度的關鍵。目前應用于機器人末端變形測量的儀器主要是激光跟蹤儀，但激光跟蹤儀的測量需要在機器人末端安裝靶標，靶標內反射鏡的安裝精度會大大影響測量精度，并且激光容易受到外界環境的干擾，因此激光跟蹤儀的測試精度十分有限。

發明內容

為了克服現有技術剛度辨識精度差、操作繁瑣的不足，本發明提供一種基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識方法,對工業機器人的關節剛度進行高精度辨識。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識方法，包括：

建立基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識測試系統；

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

根據所述載荷數據和所述散斑圖坐標數據計算基坐標系下所述工業機器人的六維載荷數據和六維變形數據；

將所述工業機器人的關節近似為線性扭轉彈簧，構建所述工業機器人的剛度辨識模型，并基于所述六維載荷數據和六維變形數據，根據所述剛度辨識模型獲取所述工業機器人的關節剛度值。

優選地，建立基于數字圖像相關技術的工業機器人剛度辨識測試系統步驟包括：

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

設定所述數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相機以及對應所述工業相機設置的攝影燈。

優選地，所述數字圖像裝置包括的工業相機不少于兩個，相鄰兩個所述工業相機的光軸夾角大于15°。

優選地，根據預設方式在所述工業機器人剛度辨識測試系統中進行剛度辨識實驗，采集所述剛度辨識實驗中所述工業機器人末端的載荷數據及對應情況的散斑圖數據包括：