[发明专利]一种用于机器人精度标定的方法

说明书

本发明公开了一种用于机器人精度标定的方法，包括以下步骤：建立基础坐标系，为机器人每个关节指定一个理论参考坐标系，用D‑H表示法对机器人建模，建立相邻两个关节的变换矩阵A_n+1，变换矩阵依次右乘得到机器人的总变换矩阵T；计算机器人末端相对参考坐标系的理论位姿X，建立机器人误差计算方程△X＝X`‑X，求出△X；利用最小二乘法求出机器人参数误差△P＝(X^TX)^‑1X^T△X，各关节参数误差P_n＝P_n‑1+△P，最后将这些误差补偿到机器人的D‑H模型参数中。本发明操作简便、成本较低，极大提高机器人精度。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于机器人精度标定的方法。

背景技术

机器人精度指重复定位精度和绝对定位精度，主要是受限于机器人加工和装配精度，精度标定可以在这一固有属性基础上对其D-H参数进行修正。目前工业机器人标定的方法主要包括开环标定(激光跟踪仪、IGPS)、基于物理约束标定、基于视觉标定等方法，其中存在测量造价高、受限于加工精度、转换误差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于机器人精度标定的方法，用以解决现有机器人标定精度差的问题，操作简便、成本较低，极大提高机器人精度。

为实现上述目的，具体地，该用于机器人精度标定的方法包括以下步骤：

1)、建立基础坐标系，机器人位于基础坐标系内，测得机器人末端在基础坐标系中的位置；

2)、为机器人每个关节指定一个理论参考坐标系，用D-H表示法对机器人建模，每个关节的运动位姿由四个运动学参数确定：相邻连杆夹角θ；相邻连杆间的距离d；相邻关节距离a；相邻关节轴间夹角α；

3)、建立相邻两个关节的变换矩阵A_n+1，变换矩阵依次右乘得到机器人的总变换矩阵T；

4)、计算机器人末端相对参考坐标系的理论位姿X；

5)、建立机器人误差计算方程△X＝X`-X，其中X＝F(a,d,T,θ,α)，机器人末端实际位姿X`＝F(a+△a,d+△d,T+△T,θ+△θ,α+△α)；

6)、求出△X；

7)、利用最小二乘法求出机器人参数误差△P＝(X^TX)^-1X^T△X；

8)、各关节参数误差P_n＝P_n-1+△P，重复步骤1)～7)多次，最后将这些误差补偿到机器人的D-H模型参数中。

步骤1)中所述的测得机器人末端在基础坐标系中的位置具体方法为：在机器人的各关节处安装编码器，各编码器通过数据总线连接数据采集卡，数据采集卡将编码器的数据传输给计算机并计算出机器人末端在基础坐标系中的位置。

步骤4)中所述的理论位姿X计算方程为：

X＝ZTE；

其中Z为机器人的机械臂与参考坐标系相联系的变换矩阵，机器人末端相对所在机械臂是固定的，所以为机器人末端指定独立坐标系，E为机械臂末端的独立坐标系。

步骤1)中所述的建立基础坐标系的具体方法为：加工一矩形箱体，并在矩形箱体表面雕刻出坐标点，以箱体任意三面交点作为坐标原点，建立基础坐标系。

所述的矩形箱体是利用CNC加工技术加工而成，加工精度为0.01mm。

所述的变换矩阵A_n+1＝rot(z,θ)trans(0,0,d)trans(a,0,0)rot(x,a)。