[发明专利]基于多点姿态采样的串联型机器人运动学参数标定方法

权利要求书

1.一种基于多点姿态采样的串联型机器人运动学参数标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)确定笛卡尔坐标空间中的一个固定点，使待标定的串联型机器人的工具中心与所述固定点接触，同时采集所述串联型机器人在初始状态下的关节变量值；

(2)根据所述串联型机器人在笛卡尔坐标系下的运动学模型及所述串联型机器人在初始状态下的连杆参数值来确定所述工具中心的初始位置矢量；所述串联型机器人在初始状态下的连杆参数值包括a_i、α_i-1、d_i及θ_i，其中a_i表示第i-1个关节与第i个关节之间的连杆长度；α_i-1表示第i-1个关节与第i个关节之间的连杆扭角；d_i表示第i个连杆相对于第i-1个连杆的关节偏置；θ_i表示第i个连杆相对于第i-1个连杆的关节夹角；所述工具中心的初始位置矢量采用以下公式计算获得：

式中，d_F为串联型机器人的探针的长度；p_x、p_y、p_z分别为工具中心在X轴、Y轴、Z轴的值；

(3)操作所述串联型机器人来使所述串联型机器人的工具中心多次以不同的姿态围绕所述固定点旋转，以接触所述固定点，同时采集每次旋转对应的关节变量值；

(4)根据采集到的多组关节变量值及所述工具中心的初始位置矢量来确定所述串联型机器人的运动学参数的最优误差补偿值，以采用所述最优误差补偿值对所述串联型机器人的运动学参数进行补偿，然后，测量所述串联型机器人的绝对定位精度，若测得的绝对定位精度满足精度要求，则标定完成，否则，转至步骤(1)；

其中，所述串联型机器人的运动学参数误差包括Δa_i、Δα_i-1、Δd_i及Δθ_i(i＝1,2,...,6)，其中Δa_i表示实际连杆长度与初始连杆长度之间的差值，Δα_i-1表示实际连杆扭角与初始连杆扭角之间的差值，Δd_i表示实际关节偏置与初始关节偏置之间的差值，Δθ_i表示实际关节夹角与初始关节夹角之间的差值；

所述工具中心的实际位置坐标采用以下公式计算获得：

式中，j表示关节变量的序号。

2.如权利要求1所述的基于多点姿态采样的串联型机器人运动学参数标定方法，其特征在于：步骤(4)中的最优误差补偿值是采用粒子群优化算法求得的，粒子维数等于待标定的连杆参数数目。

3.如权利要求2所述的基于多点姿态采样的串联型机器人运动学参数标定方法，其特征在于：所述串联型机器人的工具中心以不同的姿态围绕所述固定点旋转，使所述工具中心多次与所述固定点接触，每次旋转对应的所述工具中心的位置坐标相同。

4.如权利要求1所述的基于多点姿态采样的串联型机器人运动学参数标定方法，其特征在于：所述工具中心以不同姿态绕所述固定点旋转的次数为50次。

5.如权利要求1所述的基于多点姿态采样的串联型机器人运动学参数标定方法，其特征在于：所述串联型机器人的探针为标定设备，其末端即为所述工具中心。