[發明專利]一種基于模擬退火算法的四軸并聯機器人校準方法

有效

• 申請號: 202210345310.1
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114571465B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 田坤淼;郭鵬;謝雙勝;楊思遠;李家暉;楊仲秋
• 申請（專利權）人: 伯朗特機器人股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌;徐勛夫

1.一種基于模擬退火算法的四軸并聯機器人校準方法，其特征在于：所述四軸并聯機器人包括一靜平臺、三主動臂、三從動臂、一動平臺、一末端機構、一可伸縮傳動軸，其中，靜平臺與主動臂通過電機和減速機連接，主動臂和從動臂通過鉸鏈連接，從動臂與動平臺通過鉸鏈連接；

所述校準方法包括以下步驟：

步驟1、構建四軸并聯機器人的坐標系，并進行正解計算，得到機器人末端結構位姿；

步驟2、進行誤差源分析，并確定需要校準的參數；

步驟3、獲取測量位置，計算對應的名義位置；

使用激光跟蹤儀采樣機器人工作空間下N個點的位置p_T及相對應的關節角θ＝k·q+qero，q為機器人控制的角度，k為減速比修正因子，qero為零位修正因子；

在不考慮結構誤差的前提下N組關節角θ，代入步驟1得到的機器人末端結構位姿公式中，獲得N個名義位置p_idea；

步驟4、構造誤差模型；

名義位置p_idea任意兩點間的距離為：

DI＝norm(p_Ii-p_Ij)＝|F(q_i,X)-F(q_j,X)|,i≠j,

對應的測量點任意兩點間的距離為：

DT＝norm(p_Ti-p_Tj),i≠j

對應距離的差的絕對值為誤差評函數：

f(X)＝RMS(|DI-DT|)＝f(q_i,q_j,X)，X為需要校準的結構參數；

步驟5、利用模擬退火算法獲取最佳校準結構參數X。

2.根據權利要求1所述的一種基于模擬退火算法的四軸并聯機器人校準方法，其特征在于：所述步驟5具體如下：

在開始迭代前X為設計值，X＝[qero,k,α,dB,L₁,L₂,Tool]，在后續的迭代中不斷的修正；

步驟5.1、需要校準的參數個數為n＝24，根據設計參數和激光跟蹤儀采集到的機器人位姿及對應的關節角q，計算初始評估函數f(X)；根據實際要求設置馬爾科夫鏈的長度Lk，馬爾科夫鏈的迭代計數器k＝1；設置總迭代次數N，退火初始溫度T0，退火終止溫度Tend，降溫系數dT，記錄第一次馬爾科夫迭代中結構參數及其誤差評估函數：temp＝X和tempf＝f(X)；

步驟5.2、對初始值X添加擾動，得到新的結構參數X(k)＝X+0.001·(rand(1,n)-0.5)，計算初始結構參數和添加擾動后新的結構參數的誤差評估函數；

步驟5.3、計算步驟5.2中兩誤差評估函數其差值：Δf＝f(X(k))-f(X)；

如果Δf≤0，接受添加擾動后的結構參數：X＝X(k),f(X)＝f(X(k))；

如果Δf≥0，按照Metropolis準則，若：接受添加擾動后的結構參數：X＝X(k),f(X)＝f(X(k))，否則，保留未添加擾動的結構參數；

步驟5.4、如果f(X)≤tempf，更新記錄馬爾科夫鏈內的更優的結構參數：temp＝X和tempf＝f(X)，馬爾科夫鏈內迭代計數k加1；

步驟5.5、如果馬爾科夫迭代次數小于鏈的長度：k≤Lk，回到步驟5.2；否則，馬兒科夫鏈迭代結束，總迭代計數ite加1，溫度降低，即：T0＝dT*T0，ite＝ite+1；

步驟5.6、如果未降溫到結束溫度且迭代次數未到，即：T0≤Tend且ite≤N，設置k＝1，更新結構參數初始值X＝temp，重新開始步驟5.2進入迭代；否則，退出總迭代，最優結構參數即為：X＝temp。

3.根據權利要求1所述的一種基于模擬退火算法的四軸并聯機器人校準方法，其特征在于：所述步驟1中，利用空間解析幾何求解機器人的正解。