[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

说明书

本发明属于机器人标定相关技术领域，其公开了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，该方法包括以下步骤：(1)确定笛卡尔坐标空间中的一个与待标定的串联型机器人的工具中心接触的固定点；(2根据串联型机器人的初始连杆参数值来确定工具中心的初始位置矢量；(3)操作串联型机器人来使所述工具中心多次以不同的姿态围绕固定点旋转，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初始位置矢量来确定串联型机器人的运动学参数的最优误差补偿值，以采用最优误差补偿值对串联型机器人的运动学参数进行修正。本发明在较小空间内采集多组数据，提高了精度，且标定工具陈本较低，携带方便。

技术领域

本发明属于机器人标定相关技术领域，更具体地，涉及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。

背景技术

随着人们对工业机器人定位精度的要求不断提高，工业机器人的运动学参数的标定被越来越多的要求提高精度和采用更便捷有效的方法进行精确标定。工业机器人运动学参数分为连杆长度参数和关节零点参数，为了实现运动学参数的标定，现有的标定方法主要包括以下三种：

1.激光跟踪仪标定：使用激光测量仪精确测量工业机器人手爪坐标系的位置和姿态，并建模进行参数求解。

2.拉线法标定：使用拉线设备精确测量工业机器人与固定点之间的相对距离，通过相对距离建模并进行参数求解。

3.标定快标定：使用标定块或者标定孔确定工业机器人手爪坐标系位置间的相对距离，并通过相对距离来建模以进行参数求解。

采用激光跟踪仪或者拉线法进行标定，采样过程简单，数据精确，但是设备昂贵。采用标定快进行标定只使用了相对距离进行标定，可测量的相对距离有限，且采样点数量少，误差标定效果不好。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了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，其基于现有标定方法的工作特点，针对串联型机器人运动学参数标定方法进行了研究及设计。所述串联型机器人运动学参数标定方法是一种通过改变机器人姿态进行采样及标定的方法，其使得标定过程中无需移动工具坐标系中心的位置，可以在有限的空间进行多组数据的采集，同时采用探针作为标定设备，由此解决现有标定方法中设备昂贵及测量数据有限导致的标定结果不精确的问题。

为实现上述目的，本发明提供了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，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)建立所述串联型机器人在笛卡尔坐标系下的运动学模型，并根据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；

(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)。

进一步地，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。

进一步地，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。