[发明专利]一种基于十字型杆件的工业机器人简易标定方法

权利要求书

1.一种基于十字型杆件的工业机器人简易标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据DH方法建立运动学模型和误差模型；

采用十字型刚体杆件作为测量仪器，驱动机器人末端到达十字杆件的四个端点ABCD，记录示教器读数；

按照ABCD所服从的几何约束列出方程组，代入测量数据建立Ax＝b形式的方程组；

分析系数矩阵A的形式，选取出能够辨识的结构参数；

分两个阶段进行参数辨识：第一阶段求Δθ和Δα，第二阶段求Δd和Δa；

根据系数矩阵A的条件数，选取最优测量数据后按照最小二乘法求解方程组；

将解得的结构参数误差代入到运动学模型中，对运动学模型进行修正，实现末端位姿的误差补偿；

所述采用十字型刚体杆件作为测量仪器，驱动机器人末端到达十字杆件的四个端点ABCD，记录示教器读数，具体为：

在机器人末端加装一个长度为l的探针，用于在测量中插入到十字杆件的标准孔中；

将十字杆件放置在机器人工作空间范围内，驱动机器人达到杆件的ABCD四点，使末端加装的探针探头密切贴合ABCD四个凹槽；

记录探头处于ABCD四个点时示教器上的读数；

调整十字杆件的位姿，重复上述操作；

所述按照ABCD所服从的几何约束列出方程组，代入测量数据建立Ax＝b形式的方程组，具体为：

根据运动学模型以及误差模型，建立起理论位置到实际位置之间的联系：

P_r＝P+JΔx

其中，P_r为实际位置，P为理论位置，J为雅可比矩阵，Δx为结构参数误差；

根据所使用的十字型杆件所服从的几何原理L＝|AC|＝|BD|,联系上式得

f是机器人的理论位置读数，J是处于该位置时的雅可比矩阵，可由关节读数θ计算出，L是已知的刚体杆件长度；从而该方程组最终可以化为Ax＝b的形式；

所述分析系数矩阵A的形式，选取出能够辨识的结构参数，具体为：

将A中全部为0的列对应的结构参数变量去掉；

对于线性相关的列对应的变量，每次辨识只选择其中一个；

通过多次辨识，将线性相关的列对应的结构参数全部辨识出来；

所述分两个阶段进行参数辨识：第一阶段求Δθ和Δα，第二阶段求Δd和Δa，具体为：

求解方程组时，先只求Δθ和Δα，此时方程组中d和a的值都取为名义值；

将解得的Δθ和Δα代入方程组，将Δd和Δa作为未知量，重新求解方程组；

上述两个过程均采用迭代的方式求解，即每辨识出一组参数，就修正运动学模型，重新计算ΔP，直到ΔP满足一定的精度时迭代停止。

2.根据权利要求1所述的一种基于十字型杆件的工业机器人简易标定方法，其特征在于，所述根据系数矩阵A的条件数，选取最优测量数据，具体为：

在使用测量数据时，每加入一组测量数据到A中，计算A的条件数，增长过大就舍弃该测量数据，从而可以过滤掉一些冗余测量数据；

按照最小二乘法求解方程组，即：Δx＝(A^TA)^-1A^Tb。