[發(fā)明專利]一種基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法

有效

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• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112894814B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 張佳麗;駱敏舟;任彤;張華東
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇集萃智能制造技術研究所有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京禹為知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發(fā)明公開了一種基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法，包括，根據(jù)機械臂自身的構(gòu)型和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定機械臂初始DH參數(shù)，并根據(jù)微分運動原理構(gòu)建機械臂誤差模型；基于機械臂初始DH參數(shù)，利用標定板對機械臂進行自標定，并記錄各組點對應的機械臂各關節(jié)的編碼器值；結(jié)合編碼器值并通過最小二乘法法將機械臂誤差模型參數(shù)化；根據(jù)機械臂誤差模型參數(shù)和機械臂初始DH參數(shù)獲得各組點的末端位置，并計算末端位置與固定點絕對位置之間的差值；通過對比差值與設定的閾值辨識機械臂誤差模型參數(shù)；本發(fā)明通過構(gòu)建誤差模型和通過標定板自標定進行參數(shù)辨識，有效地提高了機械臂的絕對定位精度，且能夠降低成本。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人的技術領域，尤其涉及一種基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法。

背景技術

機器人精度主要包括重復定位精度及絕對定位精度它是評價機器人綜合性能的重要指標之一，提高絕對定位精度主要有誤差預防法和參數(shù)標定法兩種。誤差預防法主要通過提高加工精度(裝配精度及控制系統(tǒng)的精度以保證機器人的定位精度，這種方法生產(chǎn)成本較高，且機器人長時間運動會導致機械結(jié)構(gòu)發(fā)生磨損，產(chǎn)生的誤差無法避免，故在實際中應用較少；參數(shù)標定法主要通過先進的測量技術辨識機器人實際運動學參數(shù)，并修正控制器中的參數(shù)或增加一些控制算法以提高絕對定位精度。

由于參數(shù)標定法操作簡單、便于實現(xiàn)，可在線補償定位誤差，受到國內(nèi)外研究學者的廣泛關注，并在絕對定位精度誤差影響因素、標定測量，及絕對定位精度誤差補償，等方面取得了一系的成果，但絕對定位精度仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明提供了一種基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法，能夠避免桿件變形、裝配以及零位不準帶來的絕對定位進度誤差。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：包括，根據(jù)機械臂自身的構(gòu)型和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定機械臂初始DH參數(shù)，并根據(jù)微分運動原理構(gòu)建機械臂誤差模型；基于所述機械臂初始DH參數(shù)，利用標定板對所述機械臂進行自標定，并記錄各組點對應的機械臂各關節(jié)的編碼器值；結(jié)合所述編碼器值并通過最小二乘法將所述機械臂誤差模型參數(shù)化；根據(jù)所述機械臂誤差模型參數(shù)和所述機械臂初始DH參數(shù)獲得各組點的末端位置，并計算末端位置與固定點絕對位置之間的差值；通過對比所述差值與設定的閾值辨識所述機械臂誤差模型參數(shù)。

作為本發(fā)明所述的基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述機械臂誤差模型包括，

其中，d_x、d_y、d_z分別為機械手坐標沿x、y、z軸的微分平移，δ_x、δ_y、δ_z分別為繞x、y、z軸的微分旋轉(zhuǎn)，d_θ、d_a、d_d、d_α分別表示θ、a、d、α關節(jié)的微分運動，T為系數(shù)矩陣。

作為本發(fā)明所述的基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述微分平移d_x、d_y、d_z包括，將所述初始化參數(shù)下各點多對應的末端位置值減去所述固定點絕對位置，進而獲得所述微分平移d_x、d_y、d_z。

作為本發(fā)明所述的基于最小二乘法的機械臂DH參數(shù)辨識方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述標定板包括，按照100mm的距離均布直徑為40mm的圓孔，且所述標定板的尺寸為400mm*800mm。