[发明专利]SCARA机器人臂长与零点标定方法、装置、介质及计算机设备

说明书

本发明提供一种SCARA机器人臂长与零点标定方法、装置、存储介质及其计算机设备，方法包括：获取SCARA机器人的末端标定针分别以不同手系对准预设第一孔与预设第二孔时的测量参数，构建SCARA机器人的运动学方程组，采用三角恒等式对机器人运动学方程组进行变换、并作变量代换，获得超静定齐次线性方程组，求解该超静定齐次线性方程组，并基于求解结果、运动学方程组以及已知的预设第一孔与预设第二孔距离，计算SCARA机器人臂长与零点。整个过程，采用三角恒等式对机器人运动学正解方程进行变换并作变量代换，将其从非线性方程转化为线性方程求解该线性方程，处理过程简单，能够同时且准确计算SCARA机器人的臂长与零点。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及SCARA机器人臂长与零点标定方法、装置、介质及计算机设备。

背景技术

SCARA机器人(Selective ComplianceAssembly RobotArm，选择顺应性装配机器手臂)，具有四个轴和四个运动自由度，(包括沿X，Y，Z方向的平移和绕Z轴的旋转自由度)。SCARA机器人在X，Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作；其串接的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件。SCARA机器人结构紧凑、动作灵活，速度快、位置精度高，广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。

由于机械加工误差、装配误差，摩擦磨损等因素的影响，实际机器人的运动学参数与理论设计值存在偏差，必须通过一定的测量手段或几何约束关系等，并基于机器人的运动学模型，准确地辨识出运动学参数，从而提高机器人的绝对定位精度。如何通过简单实用而有效的方法求得SCARA机器人臂长与零点，有着重要意义。

目前，一般SCARA机器人臂长标定与零点方法必须采用激光跟踪仪、三坐标仪等昂贵的测量设备，标定成本很高，且操作麻烦，不利于现场快速标定；对于采用低成本测量工具的方法，有的不能同时标定得出SCARA机器人的零点和臂长，有的对测量工具加工精度要求高，操作步骤多。

发明内容

基于此，有必要针对一般无法对SCARA机器人臂长与零点标定便捷且准确标定的问题，提供一种便捷且准确的SCARA机器人臂长与零点标定方法、装置、存储介质及计算机设备。

一种SCARA机器人臂长与零点标定方法，包括步骤：

获取SCARA机器人的末端标定针分别以不同手系对准预设第一孔与预设第二孔时的测量参数，预设第一孔与预设第二孔的距离已知；

根据测量参数，构建SCARA机器人运动学方程组；

采用三角恒等式对机器人运动学方程组进行变换、并作变量代换，获得超静定齐次线性方程组；

求解超静定齐次线性方程组，获得方程组求解结果；

根据方程组求解结果、SCARA机器人运动学方程组以及预设第一孔与预设第二孔之间的已知距离，计算SCARA机器人臂长与零点。

在其中一个实施例中，求解超静定齐次线性方程组，获得方程组求解结果的步骤包括：

将超静定齐次线性方程组问题转化为带等式约束的优化问题，推导获得正定矩阵；

求解正定矩阵的最小特征值及对应的特征向量，获得方程组求解结果。

在其中一个实施例中，求解正定矩阵的最小特征值及对应的特征向量的步骤包括：

采用最小二乘法和二分法，求解正定矩阵的最小特征值及对应的特征向量。

在其中一个实施例中，采用最小二乘法和二分法，求解正定矩阵的最小特征值及对应的特征向量的步骤包括：

获取正定矩阵的特征多项式；