[發(fā)明專利]一種基于六自由度串聯(lián)機械臂提高絕對定位精度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110415816.0
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113134837B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王進;方梓仰;李江;陸國棟;張海運
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/22
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

1.一種基于六自由度串聯(lián)機械臂提高絕對定位精度的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.首先構(gòu)建機械臂與激光跟蹤儀坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣：通過激光跟蹤儀獲取末端靶點信息和預(yù)處理進行機械臂與激光跟蹤儀之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；

S2.設(shè)計機械臂運動學(xué)參數(shù)辨識方法：運用李群李代數(shù)建立機械臂的指數(shù)積模型與序列二次規(guī)劃算法求全局最小值的方法相融合，對機械臂關(guān)節(jié)參數(shù)偏差所產(chǎn)生的末端幾何誤差進行補償；

S3.設(shè)計高斯過程回歸模型并訓(xùn)練得到補償角度：通過激光跟蹤儀獲取到的實際點位和指數(shù)積模型求解運動學(xué)逆解，對非幾何運動誤差進行補償，獲取到示教器的角度值和運動學(xué)逆解求出的真實角度值，用高斯過程回歸算法進行模型訓(xùn)練，使得模型通過輸入目標(biāo)角度，得到補償后的角度值，最后將預(yù)測出的補償后的角度值輸入到示教器。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于六自由度串聯(lián)機械臂提高絕對定位精度的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

機械臂末端標(biāo)定及將激光跟蹤儀坐標(biāo)系下測得坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為機械臂坐標(biāo)系下坐標(biāo)，通過轉(zhuǎn)動機械臂的1軸和5軸提前計算出1軸和5軸的實際桿長，設(shè)計坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換表達式為：

p₀+p₁·x+p₂·y+z＝0 (1)

公式(1)中，(x_i,y_i,z_i)＝(x,y,z)為通過轉(zhuǎn)動1軸獲取到的機械臂末端靶點信息，(x_i,y_i,z_i)是以激光跟蹤儀坐標(biāo)系作為基坐標(biāo)系，(x_ball,y_ball,z_ball)代表擬合出采樣點所在球面的球心，(p₁,p₂,1)為通過多項式擬合采樣點所在平面所得到的垂直于平面的法向量，歸一化得到方向向量n₃；

通過最小化距離平方獲取擬合球的球心(x_ball,y_ball,z_ball)，與擬合出的平面法向量(p₁,p₂,1)相結(jié)合，設(shè)計求擬合平面圓心公式：

通過求解等式(2)獲得1軸轉(zhuǎn)動擬合圓的圓心(x_c,y_c,z_c)，此時(x_c,y_c)也是機械臂基座標(biāo)原點與激光跟蹤儀基座標(biāo)之間的距離；

利用同樣方法轉(zhuǎn)動2軸采集點位，獲取到2軸擬合平面的法向量并歸一化得方向向量o₂，此時獲取到的擬合圓心z_c等于1軸桿長l₁，然后通過z軸方向向量a₃和y軸方向向量o₂叉乘獲取x軸方向向量n₁；

根據(jù)獲取到的方向向量n₁,o₂,a₃,以及轉(zhuǎn)動1軸得到的(x_1c,y_1c,z_1c)得到激光跟蹤儀基座標(biāo)到機械臂基座標(biāo)的轉(zhuǎn)換矩陣：

對求逆，獲得通過獲得機械臂坐標(biāo)系下的采樣點坐標(biāo)，通過轉(zhuǎn)動5軸，擬合出圓，計算出圓半徑，減去靶點夾具長度，獲得第5軸桿長l₅信息；其中(n_x，n_y，n_z)為機械臂x方向向量在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的信息，(o_x，o_y，o_z)為機械臂y方向向量在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的信息，(a_x，a_y，a_z)為機械臂z方向向量在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的信息。