[发明专利]用于运动学位姿误差的校准方法与结构及相应的计算机程序和计算机可读的数据存储介质

说明书

本发明涉及一种运动学校准的方法与结构，并涉及一个相应的计算机程序以及相应的计算机可读的存储介质，它们尤其可适用在将校准扩展到并未特别被设计成用于实现最大精度的、而主要表现为高度再现性的并联和串联机器人运动学之中。对此推荐一种包括以下步骤的方法:移动这种采取有一定数量可指定精确度的位姿的运动学；通过读取由被采取的位姿的致动器偏离来描述的数据，确定第一配置向量；通过评估第一和第二配置向量，确定一个用于转换配置空间的函数，其中第二向量分别被经控制函数产生的位姿之一展示；并且通过持续地首先执行用于转换配置空间的函数以及随后执行控制函数来确定校准后的控制函数。

技术领域

本发明涉及一种运动学校准的方法与结构，并涉及一个相应的计算机程序以及相应的计算机可读的存储介质，它们尤其可适用于将校准扩展到并未特别被设计成用于实现最大精度的、而主要表现为高度再现性的并联和串联机器人运动学。所述重要概念在下文中被进一步阐明。

背景技术

用于校正或校准运动学的方式有很多。许多校准方法也及文中提出的方法可用于机器人、机械手、测量装置、坐标测量机以及机床的串联和并联运动学。运动学位姿误差补偿方法首先指的是运动学本身，但也经常包括周边部分比如末端执行器、多种配件及适配器。相应地依据技术现状，校准大多基于通过参数识别获得需要被校准的个体的正确运动学模型而进行，以便对不同的几何参数的效果进行补偿。

运动学的位姿作为配置空间的一个元素的函数，通过一些被称为该运动学的“运动模型”的几何参数而被定义。

特别地，由于受生产技术限制的公差偏差和在制造时有限的公差量引起的误差差异，在每个单独的个体处有其自身的、关于它的几何参数的对于刻意设计的运动学模型的偏差的构造形式(这种偏差在下文也被称为固有位姿误差，与之相对的外部位姿误差，由作用于运动学的外部影响引起)。

位姿误差可以由外部影响，例如力的作用或温度影响而引起。

这种后果有：单独以一个名义上的运动学模型为基础的对运动学的控制导致位姿错误。因为这些在许多应用中不可忽略的位姿误差，校准或校正措施是必要的。

因为几何参数的偏差要为大量位姿误差负责，在实际应用中用于位姿误差补偿的措施几乎是没有例外地基于对每个个体的几何参数进行尽可能地精确的识别(“参数识别”)。

此识别过程是基于，以配置空间的同样的元素为出发点的、对运动学的一些理论化计算出的运动学位姿和通过精确测量已确定的那些位姿的比较。与该主题相关的文献有许多，其也主要设计机器人技术位姿误差补偿的主题。这些可作为例子被列举：

一些并联机器人技术的开放式问题(Pandilov,Z.&Dukovski,V.,ACTA TECHNICACONVINIENSIS,Bulletin of Engineering,Tome IV,2011,pp.77-84.ISSN 2067-3809)

“并联机器人比串联机器人更精确吗？”(Briot,S.and Bonev,I.A.,Transactionsoft he Canadian Society for Mechanical Engineering,Vol.31,No.4,pp.445-456,2007)

运动学和使用内/外传感器校准模型或使用约束改善空间并联机构的行为的校准模型的总览(Majarena,A.C.；Santolaria,J.；Samper,D.；Aguilar,J.J.Sensors 2010,10,10256-10297)或者，特别带有并联运动学的工业机器人的精度的提升(博士论文,Helmut-Schmidt-University Hamburg.Shaker Verlag,Aachen 2005,ISBN 3-8322-3681-3，LukasBeyer)