[发明专利]一种索驱动并联机构自标定方法和系统

说明书

本申请实施例提供了一种索驱动并联机构自标定方法和系统，索驱动并联机构包括：动平台、出索点和绳索，该方法包括：确定动平台在工作空间内移动时的目标位置，记录目标位置的真实坐标；控制动平台向目标位置移动，在到达目标位置时通过动平台上设置的视觉相机对工作空间内设置的并且当前与视觉相机对应的位置标签进行拍摄，并确定动平台所在的实际坐标；获取真实坐标与索长之间的正解方程，正解方程内包含多个待标定的运动学参数；对运动学参数进行逐次优化，使得真实坐标与实际坐标间的标准差最小；确定出优化后的运动学参数，完成索驱动并联机构标定。该实施例方案在成本条件下实现了索并联机构的快速、准确的运动学自标定。

技术领域

本文涉及机械技术，尤指一种索驱动并联机构自标定方法和系统。

背景技术

索驱动并联机器人是一种柔性的并联机构，通过多根绳索控制动平台在空间的位置和姿态，在力反馈装置、风洞、大射电望远镜、超高速机器人等方面获得了广泛的应用，在仓库物流中发挥索并联机构的特点是新兴的研究内容。

索驱动并联机器人具有较高的重复定位精度，绝对定位精度依赖于机构的制造、安装精度和运动学参数的标定。目前运动学标定多采用设备成本昂贵的外标定方式，或是在机构动铰上安装传感器的自标定方式。外标定方式需要高精度检具和昂贵的五坐标检测装置，一般采用简单的逆解标定法，计算结果比较精准，但需要检测末端位姿信息全集，成本较高；自标定方法一般对机构改动大，通过线尺、倾角计等内部观测器测量动平台的位姿和索的长度，测量速度快并且价格低廉。

但自标定方法一般无法获取位姿的全部信息，标定精度的提高受到限制，并且内部传感机制无法提供设计参考系与标定参考系间的未知刚体位移信息，最终还需借助外部测量设备加以测定。另外，根据实际应用条件的不同，机构适配模型也会有所变化。一般的标定方法对机构运动学模型的匹配度都有很高的要求，精度也没有得到很好的保证。

发明内容

本申请实施例提供了一种索驱动并联机构自标定方法和系统，能够在成本条件下实现索并联机构的快速、准确的运动学自标定。

本申请实施例提供了一种索驱动并联机构自标定方法，所述索驱动并联机构可以包括：动平台、出索点和连接所述动平台和所述出索点的绳索，所述方法可以包括：

确定所述动平台在工作空间内移动时的目标位置，并记录所述目标位置的真实坐标；

控制所述动平台向所述目标位置移动，在所述动平台到达所述目标位置时，通过所述动平台上设置的视觉相机对所述工作空间内设置的并且当前与所述视觉相机对应的位置标签进行拍摄，并通过拍摄的位置标签确定所述动平台所在的实际坐标；

获取所述真实坐标与索长之间的正解方程，所述正解方程内包含所述索驱动并联机构的多个待标定的运动学参数；

对所述运动学参数进行逐次优化，使得根据所述正解方程计算出的真实坐标与所述视觉相机拍摄获得的实际坐标之间的标准差达到最小；

确定出最终优化的运动学参数，完成索驱动并联机构标定。

在本申请的示例性实施例中，所述获取所述真实坐标与索长之间的正解方程，可以包括：

定义函数其中，为第n个目标位置处的真实坐标，lⁿ为第n个目标位置对应的索长，u_m为运动学参数；n为正整数，n大于或等于所述运动学参数的个数。

在本申请的示例性实施例中，所述对所述运动学参数进行逐次优化，可以包括：采用最小二乘法对所述运动学参数进行优化。

在本申请的示例性实施例中，所述采用最小二乘法对所述运动学参数进行优化可以包括：