[发明专利]一种基于泛克里金的机械臂绝对定位误差估计方法

摘要

本发明公开了一种基于泛克里金的机械臂绝对定位误差估计方法，属于机器人技术领域。本发明方法使用的装置包括机械臂、激光跟踪仪和靶球。靶球固定在机械臂末端，标定过程中靶球的中心点设为工具中心点。激光跟踪仪的测量范围应涵盖机械臂所规划的运动空间。本发明方法首先借助激光跟踪仪和靶球测出离线编程中规划出来的一系列点的实际坐标，从而求解理论坐标和实际坐标的位置误差。进一步，确定位置误差的漂移函数，通过求解位置误差和漂移函数的差值得到残余函数，进而求解得到残余函数的半变异函数。最后采用泛克里金插值方法求取权重系数，估计出机械臂运动空间某点处的绝对定位误差。本发明具有适应性广、精度高、可用于离线编程等特征。

主权项

一种基于泛克里金的机械臂绝对定位误差估计方法，其特征在于：本发明方法所使用的装置包括机械臂、激光跟踪仪和靶球；进一步地，靶球固定在机械臂末端，标定过程中靶球的中心点设为工具中心点(TCP)；进一步地，激光跟踪仪的测量范围应涵盖机械臂所规划的运动空间；本发明方法首先借助激光跟踪仪和靶球测出离线编程中规划出来的一系列点的实际坐标，从而求解理论坐标和实际坐标的位置误差；进一步，确定位置误差的漂移函数，通过求解位置误差和漂移函数的差值得到残余函数，进而求解得到残余函数的半变异函数；最后采用泛克里金插值方法求取权重系数，估计出机械臂运动空间某点处的绝对定位误差；本发明方法具体实施包括如下顺序步骤：步骤1：统一激光跟踪仪的坐标系和机械臂的基坐标系；步骤2：通过离线编程在机械臂的运动空间中随机规划出一系列点，作为TCP的理论位置；步骤3：将机械臂依次驱动到这些点，借助于激光跟踪仪测量TCP在这些点的实际位置；步骤4：根据这些点的理论位置和实际位置求解这些点的TCP的位置误差；步骤5：求解位置误差中的确定性部分，即沿X、Y和Z轴的漂移函数；步骤6：根据所求得的漂移函数，求解位置误差沿X、Y和Z轴的残余函数；步骤7：根据这些点的理论位置和残余函数建立残余函数沿X、Y和Z轴的半变异函数；步骤8：进行机械臂运动空间中某点的位置误差估计；该基于泛克里金的机械臂绝对定位误差估计方法，其效益在于：1)无需建立机械臂的运动学模型，适用于各种型号的机械臂；2)考虑了待估计点与邻近观测数据点的空间位置以及各邻近点之间的位置关系，估计结果比传统插值方法更精确；3)通过确定位置误差的漂移函数，从而对位置误差和漂移函数进行差值得到残余函数，进而求解残余函数的半变异函数，为漂移函数和残余函数的半变异函数同时未知的情况提供了解决办法；4)基于机械臂运动空间相似性，无需在线测量，适用于离线编程。