[发明专利]一种提升工业机器人绝对定位精度的运动学方法

权利要求书

1.一种提升工业机器人绝对定位精度的运动学方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：首先建立机器人的几何参数ɡ的误差模型，在机器人的工作空间内对机器人末端的位姿误差ΔX进行采集，并采用辨识方法对机器人的DH几何参数误差Δɡ进行辨识；机器人末端位置X和关节变量q之间的运动学关系为：

X＝f(q,ɡ) (1)

考虑几何参数误差Δɡ后，机器人末端位置和关节变量之间的运动学关系为：

X+ΔX＝f(q,ɡ+Δɡ) (2)

通过关系式(1)和(2)，建立机器人末端的位姿误差ΔX和几何参数误差Δɡ之间的关系为：

ΔX＝Η(ɡ)Δɡ (3)

其中，Η(ɡ)为误差辨识雅克比矩阵，此矩阵在已知机器人的关节位置后，可以求得矩阵实际值；因此通过检测机器人末端位姿误差，经关系式(3)可以求得关节误差Δɡ；

S2：在机器人控制器中分别设计名义逆运动学算法模块f^-1、带有几何参数误差Δɡ的正运动学算法X^E模块和计算机器人几何雅克比矩阵J算法模块；

S3：当机器人控制器将笛卡尔空间的指令值X^C下发机器人控制器时，机器人控制器通过名义逆运动学、带有误差参数的齐次变换的正运动学和利用几何雅克比反解关节空间偏差相结合的方法，实现补偿运动学算法。

2.根据权利要求1所述的一种提升工业机器人绝对定位精度的运动学方法，其特征在于：所述S3具体包括以下步骤：

S31：通过名义逆运动学模型求解笛卡尔空间位姿指令值X^C对应的各个关节名义值θ；

S32：然后将上一步求解得到的关节名义值代入到考虑几何误差的正运动学模型中，求解考虑几何误差的笛卡尔坐标值X^E；

S33：求解笛卡尔坐标误差值ΔX＝X^C-X^E；

S34：通过此时关节位置q的雅克比矩阵J，并将其求逆J^-1，与S33得到的ΔX联合求解得到关节空间对应各轴的偏差值δq；

S35：补偿各个关节坐标值q＝q+δq；

S36：将S35补偿后的关节坐标值代入到考虑几何误差的正运动学中，求解关节补偿后的笛卡尔坐标值X^E；

S37：计算笛卡尔坐标指令值和补偿后的笛卡尔坐标值之间的误差ΔX＝X^C-X^E，比较其与指定笛卡尔坐标容许误差δ比较大小；如果为真进入S38，否则进入S34；

S38：将S35中最新一次补偿的关节坐标值q下发到各个轴的位置控制器中。

3.根据权利要求2所述的一种提升工业机器人绝对定位精度的运动学方法，其特征在于：在步骤S3的S31和S32利用机器人名义逆解计算包含几何误差的修正的笛卡尔坐标值，具体如下：

X^E＝f(q,ɡ+Δɡ) (4)。

4.根据权利要求2所述的一种提升工业机器人绝对定位精度的运动学方法，其特征在于：在步骤S3的S34通过几何雅克比矩阵J将笛卡尔空间的位姿误差映射到关节变量，具体如下：

δq＝J^-1(q)·ΔX (5)。