[发明专利]六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法及系统

权利要求书

1.一种六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用DH参数法建立待辨识工业机器人的机器人运动学模型，以获取所述机器人运动学模型的DH参数；

基于所述DH参数，利用微分变换法推导机器人雅可比矩阵，并结合所述机器人雅可比矩阵建立机器人静刚度模型；

基于所述机器人静刚度模型设计机器人关节刚度辨识实验，得到多组实验数据，其中，所述多组实验数据包括待处理实验数据和额外实验数据；以及

通过MATLAB编程处理所述待处理实验数据，得到机器人关节刚度矩阵。

2.根据权利要求1所述的六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法，其特征在于，所述基于所述DH参数，利用微分变换法推导机器人雅可比矩阵，并结合所述机器人雅可比矩阵建立机器人静刚度模型，包括：

通过微分变换法结合所述DH参数计算，得到所述待辨识工业机器人的机器人运动学正解；

根据所述机器人运动学正解推导出所述所述待辨识工业机器人不同姿态下的雅克比矩阵；

结合所述雅克比矩阵建立所述机器人静刚度模型。

3.根据权利要求1所述的六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法，其特征在于，所述基于所述机器人静刚度模型设计机器人关节刚度辨别实验，得到多组实验数据，包括：

选取测力仪和激光跟踪仪；

根据所述测力仪的尺寸设计工装工件，根据所述待辨识工业机器人、所述激光跟踪仪和所述测力仪确定现场设备布局；

基于所述现场设备布局，标定测力仪坐标系与激光跟踪仪坐标系转换关系为第一转换矩阵，标定激光跟踪仪坐标系与待辨识工业机器人基坐标系转换关系为第二转换矩阵；

多次调整所述待辨识工业机器人的末端位姿，记录所述测力仪测得六维力矢量和所述激光跟踪仪测得靶球坐标值。

4.根据权利要求1所述的六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法，其特征在于，所述通过MATLAB编程处理所述待处理实验数据，得到机器人关节刚度矩阵，包括：

通过第一转换矩阵，将测力仪坐标系下的六维力矢量转换成待辨识工业机器人末端法兰处的力矢量数据；

通过第二转换矩阵，将靶球坐标值转换成待辨识工业机器人基坐标系下的变形量数据；

将所述力矢量数据和所述变形量数据代入MATLAB进行处理，得到所述机器人关节刚度矩阵。

5.根据权利要求1所述的六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法，其特征在于，还包括：

利用所述额外实验数据对所述机器人关节刚度矩阵进行验算，判断所述机器人关节刚度矩阵是否准确。

6.一种六自由度工业串联机器人关节刚度辨识系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于采用DH参数法建立待辨识工业机器人的机器人运动学模型，以获取所述机器人运动学模型的DH参数；

微分变换模块，用于对所述DH参数进行计算推导，得到不同位姿下的机器人雅可比矩阵；

刚度模块，用于结合所述机器人雅可比矩阵，建立机器人静刚度模型；

设计模块，用于基于所述雅克比矩阵设计机器人关节刚度辨别实验，得到多组实验数据，其中，所述多组实验数据包括待处理实验数据和额外实验数据；

处理模块，用于通过MATLAB编程处理所述待处理实验数据，得到机器人关节刚度矩阵。

7.根据权利要求6所述的六自由度工业串联机器人关节刚度辨识系统，其特征在于，所述微分变换模块包括：

微分变换单元，用于通过微分变换法结合所述DH参数计算，得到所述待辨识工业机器人的机器人运动学正解；

推导单元，用于根据所述机器人运动学正解推导出所述所述待辨识工业机器人不同姿态下的雅克比矩阵。