[發明專利]一種機械臂運動學參數分離測量裝置及辨識方法

有效

• 申請號: 202010843107.8
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111958603B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 楊金橋;谷菲
• 申請（專利權）人: 成都卡諾普自動化控制技術有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 張秀敏

1.一種機械臂運動學參數分離測量裝置，其特征在于：包括機器人和球心位置測量系統，所述機器人的末端位置設置有標定球，所述標定球通過標定桿安裝在機器人的末端法蘭盤上，所述球心位置測量系統由球心檢測單元和移動單元組成，所述球心檢測單元固定連接于移動單元的Zs軸方向的滑臺上，所述移動單元包括三軸滑臺，所述三軸滑臺的任意兩軸相互垂直且相交于一點，該點與三軸滑臺的三軸形成移動單元坐標系S，所述三軸滑臺的三軸方向即為移動單元坐標系S的Xs軸、Ys軸、Zs軸的方向，所述三軸滑臺均與伺服電機相連，所述三軸滑臺的三軸上均設置有光柵尺，所述球心檢測單元在移動單元上移動測量機器人末端位置和關節角度的數據；所述球心檢測單元包括第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器、第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器四個激光位移傳感器；所述球心檢測單元的四個激光位移傳感器的激光束相交于球心檢測單元坐標系L的原點，所述球心檢測單元坐標系L的原點與標定球球心的初始位置重合，所述球心檢測單元坐標系L的X_L軸、Y_L軸和Z_L軸與移動單元坐標系S的Xs軸、Ys軸、Zs軸方向相同。

2.根據權利要求1所述的一種機械臂運動學參數分離測量裝置，其特征在于：所述移動單元的三軸滑臺的每個軸的運動范圍大于等于機器人球形工作空間的半徑。

3.根據權利要求1所述的一種機械臂運動學參數分離測量裝置，其特征在于第一激光位移傳感器的激光束和第三激光位移傳感器的激光束位于球心檢測單元坐標系L的XY平面，且關于球心檢測單元坐標系L的Y_L軸左右對稱,所述第一激光位移傳感器的激光束與Y_L軸之間和第三激光位移傳感器的激光束與Y_L軸之間的夾角均為θ1，所述θ1的取值范圍在30°～70°之間。

4.根據權利要求1所述的一種機械臂運動學參數分離測量裝置，其特征在于：所述第二激光位移傳感器的激光束和第四激光位移傳感器的激光束位于球心檢測單元坐標系L的YZ平面，且關于球心檢測單元坐標系的Y_L軸上下對稱，所述第二激光位移傳感器的激光束與Y_L軸之間的角度與第四激光位移傳感器的激光束與Y_L軸之間的角度均為θ2，所述θ2的取值范圍在30°～70°之間。

5.一種機械臂運動學參數辨識方法，其特征在于：使用如權利要求1-4任一所述的一種機械臂運動學參數分離測量裝置，包括以下步驟：

A1)在機器人的球形工作空間內選取m個采樣點；

A2)測量裝置測量和記錄機器人在每個采樣點的關節角度和標定球的球心在移動單元坐標系的位置；

A3)采用DH參數法，建立機器人的運動學模型，對步驟A2)的每個采樣點的關節角度帶入機器人的運動學模型中，得到機器人末端球心在移動單元坐標系S中的理論位置，根據理論位置等于實際位置建立方程組，對方程組求解得到機器人零位、連桿長度和減速比的精確參數值；

A4)將步驟A3)得到的機器人的精確參數值輸入機器人控制器中進行執行。

6.根據權利要求5所述的一種機械臂運動學參數辨識方法，其特征在于：所述m的值應大于等于機器人運動學參數數目的兩倍，且每個采樣點的位置應在機器人的工作范圍內和測量裝置的工作范圍內，任意兩個采樣點的位置不同，m個采樣點位置均勻分布于測量裝置的球心位置測量的位置范圍內。