[发明专利]基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿系统和方法。机器人互联接口、测量互联接口分别和机器人控制器、测量底层接口通信连接，机器人互联接口和测量互联接口均连接到轨迹偏差计算模块的输入端，轨迹偏差计算模块的输出端分别连接参数辨识模块和精度评价模块，参数辨识模块的输出端经补偿控制模块连接到机器人互联接口，轨迹控制模块连接到机器人互联接口；方法建立工业机器人的运动轨迹偏差模型，然后利用测量设备测得的机器人轨迹数据进行模型参数辨识，最后将辨识出的误差数据用于机器人运动学模型参数补偿。本发明从运动学分析的角度对工业机器人运动轨迹偏差进行补偿，提高机器人的运动轨迹精度，成本低且易于实现。

技术领域

本发明涉及了机器人技术领域的一种运动控制系统和方法，尤其是涉及一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿系统和方法，通过对运动学模型的参数误差进行补偿来提高运动轨迹精度。

背景技术

工业机器人轨迹精度是评价机器人性能的重要技术指标。目前工业应用中机器人一般具有较高的重复性定位精度，但随着工业生产自动化程度提高和精密制造精度要求的提高，除了要求机器人具有较高的定位精度外，对于其运动轨迹精度的要求也越来越高，如在精密激光切割、精密激光焊接和先进制造与装备等应用领域。目前国内外开展的关于机器人精度提高的方法和技术研究多采用基于空间位置点的标定方法来实现，对于特定运动轨迹精度提高的系统和方法相对较少，难以满足精密制造与装配领域对工业机器人应用中高运动轨迹精度的需求。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿方法。

本发明所采用的技术方案为：

一、一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿系统：

具体实施的工业机器人轨迹精度补偿系统如图1所示，包括轨迹修正补偿系统、测量设备和工业机器人，三者通过互联，构建闭环的轨迹偏差修正补偿系统，对工业机器人进行标定；测量设备具有与外部通信的测量底层接口，工业机器人包括相连接的机器人本体和与外部通信且接口开放的机器人控制器，轨迹修正补偿系统包括轨迹控制模块、机器人互联接口、测量互联接口、轨迹偏差计算模块、参数辨识模块、补偿控制模块和精度评价模块；机器人互联接口、测量互联接口分别和机器人控制器、测量底层接口通信连接，机器人互联接口和测量互联接口均连接到轨迹偏差计算模块的输入端，轨迹偏差计算模块的输出端分别连接参数辨识模块和精度评价模块，参数辨识模块的输出端经补偿控制模块连接到机器人互联接口，同时轨迹控制模块单独连接到机器人互联接口。

所述的轨迹修正补偿系统通过测量互联接口与测量设备的测量底层接口通信控制，轨迹修正补偿系统通过测量互联接口发送命令控制测量设备的工作，轨迹偏差计算模块通过测量互联接口获取测量设备测得的实际运动轨迹数据；轨迹修正补偿系统通过机器人互联接口与待修正补偿机器人本体的机器人控制器通信控制，轨迹控制模块通过机器人互联接口向机器人控制器发送规划的机器人本体运动轨迹数据，由机器人控制器控制机器人本体沿着规划的轨迹运动，同时测量设备动态跟踪并实时测量工业机器人的运动轨迹；轨迹偏差计算模块通过机器人互联接口获取待修正补偿机器人本体的机器人控制器当前实际控制中的规划运动轨迹数据。

所述的轨迹偏差计算模块结合当前实际控制中的规划运动轨迹数据和测量设备测得的实际运动轨迹数据进行处理获得轨迹偏差数据并发送到精度评价模块。

所述的测量设备动态跟踪工业机器人的运动，并实时测量工业机器人的机器人本体末端的运动轨迹，并且测量设备具有与轨迹修正补偿系统中的测量互联接口进行通信的开放测量底层接口，利用测量底层接口通过编程控制测量设备开始测量、停止测量和进行测量模式选择。

所述的工业机器人为机械臂类的用于激光焊接或切割的生产线机器人。

二、一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿方法：