[发明专利]一种外部测量辅助的机器人定位误差在线补偿方法

权利要求书

1.一种外部测量辅助的机器人定位误差在线补偿方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用激光跟踪仪作为测量仪器，将激光跟踪仪的反射球固定在机器人末端执行器的刀具末端；

(2)分别建立机器人末端执行器坐标系及激光跟踪仪坐标系；

(3)初始化，利用机器人控制系统中任意设定的三个基准点的坐标计算机器人末端执行器坐标系到激光跟踪仪坐标系的变换矩阵；

(4)实时测量，检测任一位置时机器人末端执行器的位置误差并计算补偿向量，步骤如下：

(a)机器人控制器读取输入点位运动信息G代码并根据输入点位运动信息控制机器人末端运动到理论位置P_C；

(b)激光跟踪仪实时测量机器人末端运动到输入点的位置信息为P_L；

(c)在激光跟踪仪坐标系下计算机器人末端运动位置误差，具体过程为：利用初始化时得到的末端执行器坐标系和激光跟踪仪坐标系间变换关系，将在机器人末端执行器坐标系下的末端运动点的理论位置P_C变换到激光跟踪仪坐标系下，并与该末端运动点的实际位置P_L比较，计算得到机器人末端运动位置误差Δ_L，如果误差大于提前设定的阈值，则记录误差值作为补偿向量，Δ_L＝P_L-(R×P_C+t)，式中R为机器人末端执行器坐标系到跟踪仪坐

标系变换的旋转矩阵，t为机器人末端执行器坐标系到激光跟踪仪坐标系变换的平移向量；

(d)在机器人末端执行器坐标系下补偿机器人末端运动位置误差，具体过程为：利用初始化所得的机器人末端执行器与激光跟踪仪之间的空间姿态变换关系的逆矩阵,将所得补偿向量变换回机器人末端执行器坐标系下，表示为Δ_C，并补偿给机器人末端执行器的理论位置，得到该末端运动点补偿后的实际位置P′_C，P′_C＝P_C+Δ_C，其中Δ_C＝R^-1×Δ_L。

(5)同步控制，在线补偿误差，控制流程如下：

(a)在机器人控制器内的实轴上，将末端运动点位的理想位置带入运动学逆解模型，求解实轴的转动参数；

(b)在机器人控制器内建立设定一个虚拟存储，作为与实轴同步的虚拟轴，将补偿向量Δ_C带入运动学逆解模型，求解虚拟轴的转动参数；

(c)机器人控制器执行同步运动命令，然后将虚拟轴的运动叠加到实轴上，作为运动控制的实际输入变量，完成在线补偿；

(6)检测机器人在工作空间内的末端执行器位置误差，若不满足机器人精度需求，则重复步骤(1)至步骤(5)，直至精度满足需求。