[发明专利]一种串联型机器人运动学标定方法和系统

权利要求书

1.一种串联型机器人运动学标定方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

S1、基于串联型机械人相邻两连杆间的关系，构建几何参数误差模型；

S2、利用机器人两个不同的姿态下的末端位置测量点之间相对位移的名义值与实际值的偏差，构建参数辨识模型；

S3、测量若干组测量点之间的相对位移，对机器人几何参数误差进行辨识，并得到修正的机器人连杆几何参数；

S4、利用修正的几何参数，以及基于绝对增量控制的方法，对机器人末端位置误差进行补偿，提高绝对定位精度。

2.根据权利要求1所述的串联型机器人运动学标定方法，其特征在于，所述步骤S1所述中几何参数误差模型为：

其中，δα_base、δa_base、δβ_base、δb_base、δθ_base、δd_base为机器人基座的几何参数误差；δα_i-1、δa_i-1、δβ_i-1、δθ_i、δd_i(i＝1,2,L,6，i≠3时δβ_i-1＝0)为机器人连杆几何参数误差；δX_tool、δY_tool、δZ_tool为机器人末端几何参数误差；dT是由于几何参数误差引起的机器人末端位姿矩阵的偏差。

3.根据权利要求1所述的串联型机器人运动学标定方法，其特征在于，所述步骤S2中所述参数辨识模型为：

其中，为姿态1下末端位置测量点(测量点1)与姿态2下末端位置测量点(测量点2)之间相对位移的实际值，通过激光跟踪仪测量得到；为姿态1下末端位置测量点(测量点1)与姿态2下末端位置测量点(测量点2)之间相对位移的名义值；为测量点1处几何参数误差的雅可比矩阵；为测量点2处几何参数误差的雅可比矩阵；为相对位移误差雅克比矩阵；△φ为机器人几何误差参数构成的列向量。

4.根据权利要求1所述的串联型机器人运动学标定方法，其特征在于，所述步骤S3中，测量若干组测量点之间的相对位移，并利用最小二乘法对机器人几何参数误差进行辨识，获得几何参数误差的估计值

其中，△_p^r是多次测量得到的相对位移实际值构成的列向量；△_pⁿ是多次测量得到的相对位移名义值构成的列向量；J_Err是相应的相对位移误差雅克比矩阵组成的矩阵。于是，修正后的机器人几何参数为

其中，Φⁿ为未修正的几何参数，为修正的几何参数。

5.根据权利要求1所述的串联型机器人运动学标定方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41：在控制周期k内生成机器人在控制周期k+1的位姿指令T^cmd(k+1)和末端速度指令v^cmd(k+1)；

S42：利用修正后的运动学参数和当前实际关节角度q^real(k)计算实际位姿估计值

S43：计算位姿误差六维向量其中△(·)函数计算如下，对于T₀＝(R₀,t₀)，T₁＝(R₁,t₁)，有

S44：利用修正的几何参数计算当前位置雅可比矩阵的直接形式J(q^real(k))；

S45：计算角度控制指令和角速度前馈指令

q^cmd(k+1)＝q^real(k)+J＜q^real(k)>^-1·△(k)

S46：在控制周期k+1内重复S41～S45，直到机器人末端到达目标位姿。