[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

说明书

本发明公开了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，方法包括：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。本发明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，在标定过程中采用的是补偿关节角而非原名义关节角，因此本发明的标定过程减小了机器人本身自重和负载对绝对定位精度的影响，与基于运动学标定算法相比，极大的提高了机器人的绝对定位精度，可以极大的提高工业机器人的绝对定位精度。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及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。

背景技术

随着工业机器人在3C等领域越来越广泛的应用，对机器人的速度、定位精度要求越来越高，尤其是机器人的定位精度方面。影响机器人绝对定位精度因素大体可以分为两类：几何参数误差和非几何参数误差。对于工业机器人中的典型六自由度串联机器人而言，几何参数的误差主要是由制造和装配误差造成的，如连杆长度、连杆转角等。非几何参数误差主要是由机器人自重和负载导致。

目前大多数的工业机器人标定都是基于运动学层面的，对于工业机器人中的典型六自由度串联机器人而言，由于关节采用谐波传动以及其特殊的减速机布置方式，机器人关节会受到自身重力和末端负载的影响，从而会使机器人末端执行器实际到达的位置与预定的位置之间存在偏差，这样就会导致机器人参数辨识模型和实际机器人模型不匹配，从而导致标定精度较差以及不同负载条件下的辨识参数结果差异较大等。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述机器人标定技术未考虑机器人本体自重和负载引起的关节角度变形的缺陷，提供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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法，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。

在本发明所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法中，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。

在本发明所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法中，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。

在本发明所述的基于自重和负载变形补偿的机器人标定方法中，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；