[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

本發明公開了一種機械臂運動學參數分離測量裝置及辨識方法，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。解決了現有技術中由于采樣點的選取不合理以及測量機器人末端參考點不夠準確使得機器人運動學參數不夠準確和真實，使得機器人智能在局部小范圍內有較高精度，其它范圍內精度急劇降低的技術問題。

技術領域

本發明涉及機械人領域，具體的說，是一種機械臂運動學參數分離測量裝置及辨識方法。

背景技術

工業機器人有較高的重復定位精度，適用于搬運、點焊等對重復性要求高的場景，但是對于曲面激光切割、曲面打磨等機器人離線編程場景，不僅要求機器人有較高的重復定位精度，而且還要求機器人有較高的絕對位置精度。機器人絕對位置精度取決于運動參數，包括機器人連桿長度、零位、減速比、耦合比。因此，為使機器人具有較高的絕對位置精度，需對上述運動學參數標定。

現有國內機器人運動學參數標定方法大致分為兩種：只標定機器人零位和標定機器人零位、連桿長度、減速比、耦合比。只標定機器人零位可使機器人的精度有一定程度的提高,但是仍然達到曲面激光切割、曲面打磨等對絕對位置精度的要求高的場合。而對于現有機器人零位、連桿長度、減速比、耦合比標定方法，一般為采集若干組機器人關節角度以及機器人末端參考點的位置(在測量坐標系下的笛卡爾位置坐標)數據，建立關于這些變量的非線性方程組，然后求解方程組得到機器人運動學參數。由于采樣點的選取不合理以及測量機器人末端參考點的位置不夠精確等使得辨識得到的參數不夠精確和真實，機器人只能在局部小范圍(采樣空間及附近)有較高精度，其他范圍內精度急劇降低，顯然無法適用于對絕對位置精度要求較高的場景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機器臂運動學參數測量裝置及辨識方法，用于解決現有技術中由于采樣點的選取不合理以及測量機器人末端參考點不夠準確使得機器人運動學參數不夠準確和真實，使得機器人智能在局部小范圍內有較高精度，其它范圍內精度急劇降低的技術問題。

本發明通過下述技術方案解決上述問題：

一種機械臂運動學參數分離測量裝置，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。