[发明专利]一种工业机器人零位自标定方法及装置

摘要

本发明公开了一种新型工业机器人标定方法及装置，首先将一个PSD器件任意放置在机器人可达工作空间，然后仅依赖于通过机器人末端的一束激光以不同位置自动定位投射在该PSD的中心点即可实现机器人的标定任务。机器人精确定位控制通过高精度PSD反馈来实现，PSD中心点的位置通过基于线的方法计算获得，基于点约束建立目标函数通过迭代算法给出机器人的零位误差。本发明的方法不需要知道PSD中心点的位置，也不需要有实际物理接触测量，而且具有低成本、自动化、便携、高效和高精度等显著优点。

主权项

一种工业机器人零位自标定方法，其特征在于步骤如下：a.建立空间虚拟点约束，将一个位置敏感器件PSD装置任意放置在工业机器人可达工作空间，PSD装置的中心点(11)为约束点；b.基于激光和PSD的精确机器人定位，工业机器人末端(10)载着激光器(2)以右倾30～60°的位姿作为位置1，将激光束投射到PSD表面，PSD作为反馈传感器精确测量光斑在PSD表面的二维位置，基于PSD高精度位置反馈通过机器人闭环伺服定位，实现机器人携带激光束光斑精确定位在PSD的有效表面中心点位置；c.准确定位后，工业控制计算机(7)通过网络通讯或工业机器人通讯接口从工业机器人控制器(8)读取6个机器人关节的角度值，每个角度值读取两次以上取其平均值作为位置1的机器人关节角；d.工业机器人末端(10)载着激光器(2)基于位置1向左旋转，旋转的角度为左右倾角的范围除以旋转次数，最大左倾30～60°，第一次旋转的位姿作为位置2，重复步骤b和c获得位置2的机器人6个关节角度；e.依次旋转获得位置i的机器人6个关节角，直到位置N，N‑1为旋转次数；f.依据以上步骤获取N个位置的机器人各关节角度值，接着基于建立的机器人运动学误差模型，获得N个位置的机器人末端位置和姿态；g.计算约束点的空间位置，基于线交点的方法，即物理上任意两条激光束相交于PSD表面的中心点，根据获得的N个位置的机器人末端位置和姿态，建立N个激光束几何方程，其中任意两个空间直线方程计算交点或中垂线的中点得到约束点的空间位置；h.优化目标函数获得机器人零位标定参数，以点约束建立目标函数，通过迭代算法搜索机器人标定参数，直到任意两个空间直线方程计算的交点收敛于一点。