[發明專利]一種基于超球面的編碼器校準方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202210293749.4
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114734435B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 田兆鶴
• 申請（專利權）人: 蘇州艾利特機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00;G01D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于超球面的編碼器校準方法，應用于機器人，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取機器人上電后的初始關節角度和初始姿態；

S2、根據機器人的初始姿態，基于超球面搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態，將關節角度變化量最小的機器人姿態作為目標姿態；S3、規劃機器人從初始姿態運動至目標姿態的速度曲線，根據球面線性插值獲取機器人每個插補周期的姿態并據此獲取各周期的關節插補量，機器人根據各周期的關節插補量運動至目標姿態，運動過程中對編碼器的零位進行校準；

步驟S2還包括：

以初始姿態為中心，根據預設的跟隨步長，基于超球面遍歷搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態；

步驟S2基于超球面搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態，將關節角度變化量最小的機器人姿態作為目標姿態包括：

重復執行搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態，迭代更新關節角度變化量較小的機器人姿態作為目標姿態；當機器人的搜索范圍超出預設的搜索范圍時，停止搜索機器人姿態，確定目標姿態；

所述預設的搜索范圍根據機器人的末端姿態變化量確定；

所述超球面也稱N維球面，是普通的球面在任意維度的推廣，高于二維的球面稱為超球面；

機器人的編碼器包括至少一個索引，關節旋轉時檢測編碼器的索引以實現零位校準，所述預設的搜索條件為：機器人的關節旋轉量不小于能夠檢測到索引所需的最大運動量。

2.根據權利要求1所述的基于超球面的編碼器校準方法，其特征在于，所述方法還包括：S4、完成編碼器的零位校準后，控制機器人根據所述各周期的關節插補量從目標姿態回到初始姿態。

3.根據權利要求1所述的基于超球面的編碼器校準方法，其特征在于，所述編碼器包括N個索引，所述預設的搜索條件為：機器人的關節旋轉角度大于或等于360/N度。

4.根據權利要求1所述的基于超球面的編碼器校準方法，其特征在于，所述機器人的末端姿態變化量通過用戶預先設定或通過機器人的默認參數配置。

5.根據權利要求1所述的基于超球面的編碼器校準方法，其特征在于，步驟S3將關節角度變化量最小的機器人姿態作為目標姿態包括：

根據機器人姿態的逆運動學計算得到當前關節角度，根據當前關節角度和機器人的初始關節角度確定關節角度變化量，進而確定關節變化量最小的機器人姿態作為目標姿態。

6.一種基于超球面的編碼器校準裝置，應用于機器人，其特征在于，包括：

獲取單元，用于獲取機器人上電后的初始關節角度和初始姿態；

搜索單元，用于根據機器人的初始姿態，基于超球面搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態，將關節角度變化量最小的機器人姿態作為目標姿態；以初始姿態為中心，根據預設的跟隨步長，基于超球面遍歷搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態；基于超球面搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態，將關節角度變化量最小的機器人姿態作為目標姿態包括：重復執行搜索滿足預設的搜索范圍和預設的搜索條件的機器人姿態，迭代更新關節角度變化量較小的機器人姿態作為目標姿態；當機器人的搜索范圍超出預設的搜索范圍時，停止搜索機器人姿態，確定目標姿態；所述預設的搜索范圍根據機器人的末端姿態變化量確定；所述超球面也稱N維球面，是普通的球面在任意維度的推廣，高于二維的球面稱為超球面；

控制單元，用于規劃機器人從初始姿態運動至目標姿態的速度曲線，根據球面線性插值獲取機器人每個插補周期的姿態并據此獲取各周期的關節插補量，機器人根據各周期的關節插補量運動至目標姿態，運動過程中對編碼器的零位進行校準；

機器人的編碼器包括至少一個索引，關節旋轉時檢測編碼器的索引以實現零位校準，所述預設的搜索條件為：機器人的關節旋轉量不小于能夠檢測到索引所需的最大運動量。

7.一種基于超球面的編碼器校準系統，其特征在于，包括存儲有計算機程序的計算機可讀存儲介質和處理器，所述計算機程序被所述處理器讀取并運行時，實現如權利要求1-5中任一項所述的基于超球面的編碼器校準方法。