[发明专利]一种基于指数积模型的机器人标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人标定领域，主要研究工业机器人的标定方法，以提高工业机器人的绝对定位精度。

背景技术

机器人标定包括本体标定和外部标定，本体标定是各关节参数的标定，外部标定是机器人坐标系与世界坐标系之间变换关系的标定。由于机器人标定涉及参数多、模型建立困难、机器人坐标系难以精确测量等因素导致很难给出好的标定方法，但这部分却是影响机器人最终定位精度的主要因素。因此，提高机器人绝对定位精度的关键问题是给出一种好的机器人标定方法。

影响机器人标定精度的主要因素有两方面：机器人运动模型的建立和标定方法。机器人运动模型建立的目标是使其具有完备性和连续性；而标定方法的目标则是尽量减少外界误差的引入，以求得精确的模型参数，最终得到高的定位精度。目前，机器人运动模型有很多种，比如：D-H模型，MD-H模型，CPC模型，零参考位置模型，指数积模型等，针对这些模型有很多标定方法，但这些方法无不假设机器人外部姿态是可以精确标定的、机器人码盘输出的角度也是精确的、误差模型利用线性简化模型来代替等；但实际中机器人基座是无法精确测量的、关节间隙往往造成关节角度误差、线性模型不能准确的定义机器人的非线性耦合误差模型，这些假设和简化导致标定方法中引入太多的外界误差信息，很难得到高精度的标定结果。因此，需要一种有效的标定方法解决目前机器人定位精度低的问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前标定方法的不足，提供一种基于指数积模型的机器人标定方法。

其技术解决方案是：

一种基于指数积模型的机器人标定方法，包括如下步骤：

(1)提供工业上使用的机器人、独立于机器人的测量仪器、末端立体成像设备及一立体标定块；末端立体成像设备采取可拆分式连接方式安装于机器人末端，测量仪器安装在标定现场的地面支架上，立体标定块位于标定现场测量仪器与末端立体成像设备均能检测的部位；

(2)在测量仪器上建立世界坐标系，并表示为{W}，在末端立体成像设备上建立工具坐标系，并表示为{T}；设定机器人有6个串联的旋转关节，根据旋量理论与指数积相结合的方式建立机器人运动学模型，得到机器人末端工具坐标系与世界坐标系之间的变换关系，根据指数积公式，该运动学模型与各关节运动旋量有如下关系：

gwt(θ)=eθ1ξ^1eθ2ξ^2eθ3ξ^3eθ4ξ^4eθ5ξ^5eθ6ξ^6gwt(0)]]>