[发明专利]工业机器人的运动学参数标定方法、标定系统、电子设备

说明书

本发明提供工业机器人的运动学参数标定方法、标定系统、电子设备，从而提高工业机器人的绝对定位精度。所述方法包括：获取待标定工业机器人的多组测量数据；每组所述测量数据包括：所述工业机器人的工具中心点在测量参考坐标系中的实际位置及与之对应的机器人轴空间位置；根据各所述机器人轴空间位置及与之对应的各组DH参数，计算所述工业机器人的工具中心点在测量参考坐标系中的各理论位置；根据各所述实际位置及与之对应的各所述理论位置之差建立误差计算模型；基于所述误差计算模型构建边界约束优化问题，并将所述边界约束优化问题的最优值作为所述工业机器人的标定值。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，特别是涉及工业机器人的运动学参数标定方法、标定系统、及电子设备。

背景技术

绝对定位精度是衡量工业机器人的定位性能的重要指标，指的是控制工业机器人运动到基坐标系下的指定位置的定位精度。通常，工业机器人的绝对定位精度都受到其运动学参数的影响，经典的运动学模型Denavit-Hartenberg(DH)参数汇总误差值会引起机器人运动学方程中各个关节角的精确求取。

现实中存在的大量应用场景都需要机器人能够快速响应生产环境或生产工艺的变化。这种需求催生出的离线仿真软件能够模拟生产过程、自动生产代码，从而提高效率。当然，这种方式能够落地实现的前提条件之一是机器人的绝对精度能满足要求。

影响机器人的绝对定位误差的因素主要分为两类：几何误差和非几何误差。几何误差包括装备误差、连杆制造误差、零点偏移误差和机械传动误差等等。机器人运动学参数标定方法可以辨识出几何误差，提高机器人的绝对定位精度。

运动学参数标定的原理均是通过机器人几何模型建立起理论位姿和实际位姿误差模型。模型的输入值为实际位姿与理论位姿的误差，输出变量为各几何参数。求解此类多变量非线性问题的方法一般为数值优化法和EKF(扩展卡尔曼滤波)法。EKF的参数Q、P0和W选择十分困难，容易造成算法不收敛，而数值优化方法存在收敛速度慢或者陷入局部解的问题。

目前，工业机器人的运动学参数标定方案一般只能一次性标定一项参数，如公开号为CN 106097395 A等中国专利申请；除此之外，由于现有的测量设备的测量媒介主要是激光和拉线编码器，测量出来的值都是测量点在测量参考坐标系中的位置而不是在机器人根坐标系的位置，所以现有标定方案都不会考虑测量设备参与标定过程的情况，如公开号为CN 107351089 A等中国专利申请。由此，业界亟需设计新型的标定方案来弥补现有标定方案的不足，优化标定策略、提高标定效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供工业机器人的运动学参数标定方法、标定系统，以及用于标定工业机器人的运动学参数的电子设备，以提出新型的机器人运动学参数标定算法，提高机器人标定效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种工业机器人的运动学参数标定方法，包括：获取待标定工业机器人的多组测量数据；每组所述测量数据包括：所述工业机器人的工具中心点在测量参考坐标系中的实际位置及与之对应的机器人轴空间位置；根据各所述机器人轴空间位置及与之对应的各组DH参数，计算所述工业机器人的工具中心点在测量参考坐标系中的各理论位置；根据各所述实际位置及与之对应的各所述理论位置之差建立误差计算模型；基于所述误差计算模型构建边界约束优化问题，并将所述边界约束优化问题的最优值作为所述工业机器人的标定值。