[发明专利]一种基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法以及系统

权利要求书

1.一种基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法，其特征在于，包括：

基于机器人自重和负载引起的关节角变形对各个标定点位对应的原有名义关节角进行补偿得到补偿关节角；

根据安装于机器人末端的工具在末端到达各个标定点位时的实测位置和所述补偿关节角对待辨识参数进行修正；

所述的基于机器人自重和负载引起的关节角变形对各个标定点位对应的原有名义关节角进行补偿得到补偿关节角包括：

基于计算式Δx＝K×F计算基于机器人自重和负载引起的关节角变形，其中Δx表示所述关节角变形，K表示关节刚度，F表示自重和负载；

将标定点位对应的原有名义关节角减去所述关节角变形得到所述补偿关节角。

2.根据权利要求1所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法，其特征在于，所述的根据各个标定点位的实测位置和所述补偿关节角对待辨识参数进行修正包括，反复执行以下标定步骤直至完成标定：

基于关节角和待辨识参数计算工具在末端到达各个标定点位时在机器人的基础坐标系内的理论位置，其中，首次执行该步骤时，所述关节角为原有名义关节角，后续执行该步骤时，所述关节角为所述补偿关节角；

基于各个标定点位所对应的所述理论位置求待辨识参数的微分得到位置误差，如果连续预定次数得到的所述位置误差收敛，则判定完成标定；

根据各个标定点位的理论位置以及实测位置，对待辨识参数进行修正。

3.根据权利要求2所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法，其特征在于，所述的根据各个标定点位的理论位置以及实测位置，对待辨识参数进行修正，包括：

根据各个标定点位的理论位置以及实测位置，计算所述基础坐标系和测量装置所对应的测量坐标系的坐标系转换矩阵；

基于所述坐标系变换矩阵，将实测位置转换到基础坐标系下，并计算与最新的理论位置之间的位置偏差；

将理论位置对包含了关节角和待辨识参数的结构参数求偏导得到误差传递矩阵；

基于所述误差传递矩阵和位置偏差，计算待辨识参数的变化量，基于所述变化量对待辨识参数进行修正。

4.根据权利要求3所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法，其特征在于，所述方法还包括：

在标定完成后，驱动机器人末端分别到达除标定点位外的若干组验证点位，获取各个验证点位所对应的工具的实测位置；

基于标定后的待辨识参数计算验证点位的理论位置，根据各个验证点位的实测位置和理论位置计算位置偏差，并根据所述位置偏差判断标定完成时的待辨识参数是否合格。

5.根据权利要求2所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法，其特征在于，所述方法还包括：

在首次计算理论位置之前，根据待辨识参数的初始设计值以及各个标定点位的实测位置，并基于距离误差模型计算待辨识参数的初始近似值。

6.一种基于自重和负载变形补偿的机器人标定系统，其特征在于，所述系统包括：

关节角补偿模块，用于基于机器人自重和负载引起的关节角变形对各个标定点位对应的原有名义关节角进行补偿得到补偿关节角；

参数修正模块，用于根据安装于机器人末端的工具在末端到达各个标定点位时的实测位置和所述补偿关节角对待辨识参数进行修正；

所述关节角补偿模块包括

关节角变形计算单元，用于基于计算式Δx＝K×F计算基于机器人自重和负载引起的关节角变形，其中Δx表示所述关节角变形，K表示关节刚度，F表示自重和负载；

关节角补偿单元，用于将标定点位对应的原有名义关节角减去所述关节角变形得到所述补偿关节角。