[發(fā)明專利]一種基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011471304.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112605995B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 王炳強;谷鵬;孫之建
• 申請（專利權）人: 山東威高醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

本發(fā)明提出一種基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定方法，包括將磁場發(fā)射器與電磁導航系統(tǒng)相連接，將磁片固定于機械臂末端；在機械臂基座、機械臂末端、磁片和磁場發(fā)射器上分別建立坐標系；由機械臂帶動磁片共同運動，通過電磁導航系統(tǒng)獲取磁片的運動數(shù)據(jù)，通過機械臂獲取機械臂末端的運動數(shù)據(jù)，當機械臂移動一次時，分別記錄機械臂末端坐標值和磁片坐標值；構建機械臂的運動標定方程；通過使機械臂移動多個位置，記錄機械臂末端坐標值，并記錄每個位置對應的磁片坐標值，應用最小二乘法得到所求參數(shù)的最佳值；即可得到磁片坐標系和機械臂末端坐標系間的轉換關系，完成機械臂的運動標定。上述方法標定結果的精度較高，適用范圍廣泛。

技術領域

本發(fā)明涉及標定技術領域，尤其涉及一種基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定方法。

背景技術

利用機械臂對物體進行定位已廣泛應用于醫(yī)療領域，但隨著控制要求的不斷提高，機械結構越加復雜，機械臂控制模型的建立以及計算的難度也逐漸增加。目前廣泛應用的機器人由于受零件制造誤差、裝配誤差、負載變化等因素的影響，限制了機械臂在定位任務中的應用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本申請?zhí)岢隽艘环N基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定方法，該方法操作簡單，標定結果的精度較高，適用范圍廣泛。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)岢隽艘环N基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定方法，包括以下步驟：

步驟1、將磁場發(fā)射器與電磁導航系統(tǒng)相連接，將磁片固定于機械臂末端并且保持固定不動；

步驟2、在機械臂基座、機械臂末端、磁片和磁場發(fā)射器上分別建立坐標系，分別為機械臂基座坐標系，記做Base；機械臂末端坐標系，記做End；磁片坐標系，記做magnet；磁場發(fā)射器坐標系，記做NDI；

步驟3、由機械臂帶動磁片共同運動，通過電磁導航系統(tǒng)獲取磁片的運動數(shù)據(jù)，通過機械臂獲取機械臂末端的運動數(shù)據(jù)，當機械臂移動一次時，即從第一位置移動到第二位置時，分別記錄機械臂末端坐標值和磁片坐標值；

步驟4、構建機械臂的運動標定方程：當機械臂移動一次時，即從第一位置移動到第二位置時，機械臂移動前后，機械臂基座坐標系和磁場發(fā)射器坐標系之間的相對位置不改變，磁片坐標系和機械臂末端坐標系之間的相對位置不改變，有以下公式成立：

其中均表示機械臂末端坐標系到機械臂基座坐標系的轉換關系；

均表示磁場發(fā)射器坐標系到磁片坐標系的轉換關系；

均表示磁片坐標系到機械臂末端坐標系的轉換關系，它們在機械臂移動過程中是不變的；

公式(1)經(jīng)過轉換得到：

令即A*X＝X*B；其中A和B是已知的，X是需要求解的參數(shù)；

步驟5、通過使機械臂移動多個位置，記錄機械臂末端坐標值，并記錄每個位置對應的磁片坐標值，應用最小二乘法得到所求參數(shù)X的最佳值；即可得到磁片坐標系和機械臂末端坐標系間的轉換關系，完成機械臂的運動標定。

本申請的該方案的有益效果在于上述基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定方法借助磁場發(fā)射器，由機械臂帶動磁片共同運動，通過電磁導航系統(tǒng)獲取磁片的運動數(shù)據(jù)，通過機械臂獲取機械臂末端的運動數(shù)據(jù)，結合兩者運動的約束關系構建機械臂的運動標定方程，求解該方程即可得到磁片坐標系和機械臂末端坐標系間的轉換關系，完成機械臂的運動標定；該方法中磁片方便攜帶，且標定的操作簡單，標定結果的精度較高，適用范圍廣泛。

附圖說明

圖1示出了實施例中基于磁場發(fā)射器的機械臂運動標定的示意圖。

附圖標記：1-機械臂，2-機械臂基座，3-機械臂末端，4-磁片，5-磁場發(fā)射器。