[发明专利]一种工业机器人变参数刚度辨识与建模方法

权利要求书

1.一种工业机器人变参数刚度辨识与建模方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1：在给定型号工业机器人有效工作范围内，按照给定的最大步长将整个作业空间划分成一系列的立方体网格；

步骤2：使用上述步骤1中划分的一个立方体网格的八个顶点以及网格空间的中心点的理论坐标来控制机器人进行定位，在各个位置选择不少于3个机器人可达姿态；

步骤3：六维力传感器安装在末端法兰盘上，通过机器人末端挂载一定重量的刚性载荷，获得在力传感器坐标系下各目标位姿处的负载大小与方向；通过机器人法兰盘上安装的一组靶标，采用激光跟踪仪测量并读取机器人末端负载前后两组靶标的位置坐标信息，通过基于奇异值分解的最小二乘法拟合得到法兰盘位姿在加载负载前后的转换关系；通过力传感器坐标系与法兰盘坐标系的转换矩阵将机器人末端测得的所受载荷矢量转换到法兰盘坐标系下；建立机器人运动学D-H模型，并通过微分变换法建立机器人雅可比矩阵；结合负载信息、末端位姿变化矩阵及雅克比矩阵，利用机器人静刚度模型实现满足该网格空间作业任务的机器人关节刚度辨识；

步骤4：按照上述步骤3中网格空间内的辨识方法实现全空间内所有网格的关节刚度辨识，建立全作业空间的刚度模型。

2.根据权利要求1所述的工业机器人变参数刚度辨识与建模方法，其特征在于，所述步骤1中将机器人末端有效作业空间划分为立体网格来作为机器人采样点的规划基准。

3.根据权利要求1所述的工业机器人变参数刚度辨识与建模方法，其特征在于，所述步骤2中根据作业类型选定机器人绕末端旋转轴向，模拟机器人实际作业姿态。

4.根据权利要求1所述的工业机器人变参数刚度辨识与建模方法，其特征在于，所述步骤4中对各个网格空间的关节刚度分别进行辨识，并采用各个网格空间内辨识结果实现全作业空间的机器人刚度建模。

5.根据权利要求1所述的工业机器人变参数刚度辨识与建模方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

(31)记录该网格空间的各个顶点处机器人的不同姿态下法兰盘上的三个靶球在受力前后的位置变化；

(32)通过最小二乘法拟合三个靶球所在平面的位姿变化矩阵，看作法兰盘位姿的变化矩阵；

(33)建立机器人运动学模型与雅可比矩阵；

(34)结合位姿变化矩阵、力传感器读数以及机器人运动学模型，实现该网格空间下的刚度辨识。