[发明专利]一种用于机器人的两步误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种用于机器人的两步误差补偿方法，所述方法包括(1)基于修正的D‑H法和微分运动学建立机器人定位误差模型；(2)利用最小二乘迭代法求解出所有几何参数误差，并将可直接补偿的几何参数误差直接补偿到机器人的D‑H配置参数中；(3)将不可直接补偿的几何参数误差转换为关节转角补偿值，修正机器人各个关节的转角值，实现间接补偿。本发明将机器人误差补偿分为两步，将不影响机器人逆运动学算法求解的几何参数误差直接补偿，将剩余几何参数误差间接补偿到机器人关节转角。该方法不需要修改现有机器人逆运动学算法，能有效减少机器人末端位置误差，提高机器人末端绝对定位精度，可广泛应用于机器人误差补偿技术领域。

技术领域

本发明涉及一种用于机器人的两步误差补偿方法，属于机器人标定技术领域。

背景技术

为使工业机器人能够在更广泛的领域中得到应用，要求其具有更高的定位精度。重复定 位精度和绝对定位精度是衡量工业机器人定位精度的两大重要指标。目前，大多数工业机器 人有着较高的重复定位精度，但其绝对定位精度却难以达到要求，在传统的手工示教任务中， 只要求机器人具备较高的重复定位精度。随着整个工业领域朝着自动化、智能化方向发展， 要求机器人具备更高的绝对定位精度，其现有的精度等级已经无法满足某些作业的要求，为 此许多研究者开始从事机器人误差补偿的研究工作。

目前关于机器人误差补偿技术，中国专利号：CN104408299A，名称：基于距离识别冗余运动 学参数的机器人位置误差补偿方法，该本发明公开了一种基于距离识别冗余运动学参数的机 器人位置误差补偿方法通过先剔除运动学参数中的冗余参数，确定机器人的可辨识运动学参 数，然后计算得到参数误差计算模型，并针对该参数误差进行补偿。然而该方法只能对可辨 识运动学误差参数进行补偿，不能对剩余其它几何参数进行有效补偿，因此该方法对机器人 补偿的误差参数不完整，补偿效果不够显著。

中国专利号：CN201110113246.6，名称：一种用于工业机器人的空间立体网络精度补偿 方法，该发明通过对包络空间内划分的某个立方体网络内的任一点，采用空间插值的方法对 机器人的理论坐标进行修正，实现对机器人在该点的绝对定位精度补偿，然而该方法步长的 确定需要进行大量的实验，而且不能实现在不同姿态下对机器人绝对定位精度的补偿。

因此，本发明针对上述存在的问题，提出一种用于机器人的两步误差补偿方法。第一步， 将可直接补偿的几何参数误差直接补偿到当前的D-H配置参数中；第二步，将剩余的其它几 何参数误差转换为关节转角补偿值进行间接补偿。该方法不需要修改现有的机器人逆运动学 算法，能有效减少机器人末端位置误差，提高机器人末端绝对定位精度。

发明内容

本发明针对大部分机器人结构需要满足Pieper准则而无法直接补偿所有几何参数误差的 问题，提出一种两步误差补偿方法，将可直接补偿的几何参数误差直接补偿到机器人当前的 D-H配置参数中，将剩余的其它几何参数误差转换为关节转角补偿值，修正机器人各个关节 的关节转角值，进行间接补偿。该方法能有效减少机器人末端位置误差，提高机器人末端绝 对定位精度，为实现上述目标，本发明所采用的技术方案是：

第一步，建立机器人定位误差模型，进行参数辨识：

首先，在D-H模型基础上添加绕y轴方向旋转的角度β，得到修正后的D-H模型，基于修正的D-H法和微分运动学建立机器人定位误差模型；然后，采用QR分解法消除扩展雅可比矩阵中冗余参数对应的行列，建立机器人末端位置误差和机器人几何参数误差之间的关系； 最后，采用最小二乘迭代法获取除冗余参数之外的其它所有机器人几何参数误差，简称机器 人几何参数误差；所述机器人几何参数误差至少包括可直接补偿的几何参数误差、不可直接 补偿的几何参数误差和各个关节转角误差Δθ_i(i＝1，2，…，6)；

第二步，直接补偿：

根据第一步获得的所述机器人几何参数误差，将其中的可直接补偿的几何参数误差补偿 到机器人当前的D-H配置参数中；