[发明专利]一种串联型机器人运动学标定方法和系统

说明书

本申请实施例提供了一种串联型机器人运动学标定方法和系统，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。本申请所述技术方案能够节省标定时间，使标定过程更加灵活。本申请所述技术方案通过构建参数辨识模型，对运动学参数进行精确辨识，配合误差补偿算法，提高对轨迹规划的精度。

技术领域

本申请涉及机器人运动学标定领域，特别涉及一种六自由度串联型工业机器人运动学标定方法和系统。

背景技术

六自由度串联型工业机器人因具有操作灵活且可移动性较强的优点，近年来在工业现场的应用逐渐增加并受到重视。通常的工业机器人可以满足很高的重复定位精度要求，但是由于其特殊的结构形式带来的不可避免的误差，其绝对定位精度一般较差，并且变化相当大。而对于大多数工业机器人厂商的产品，也都只有重复精度的技术指标。因此，在实际应用中，只能利用示教的方式对机器人进行在线编程，完成简单的工作，如码垛、搬运等。随着任务需求和难度的进一步增加，越来越多的应用场景要求机器人自身具备很高的绝对定位精度，如焊接、装配、测量等。因此，对机器人参数误差进行辨识与补偿，提高机器人的绝对定位精度，成为工业机器人领域一个重要的研究方向。

目前市面上六自由度串联型工业机器人的运动学标定一般作为单独购买的定制化项目，由工业机器人厂商在机器人生产过程中完成，并且不对用户开放接口。不同厂商的工业机器人的标定方法、所使用的标定工装可能并不通用，而且标定结果也可能受到机器人基座的部署环境的影响。基于上述因素，如果用户需要进行二次开发，面临代价高昂、难度大、十分不便等问题。

发明内容

为解决上述问题之一，本申请提供了一种六自由度串联型工业机器人运动学标定方法和系统。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种串联型机器人运动学标定方法，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。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种串联型机器人运动学标定系统，该系统包括：

几何参数误差模型构建模块，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；

辨识模型构建模块，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；

几何参数误差求解模块，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；

误差补偿模块，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。

本申请所述技术方案仅需要对机器人末端测量点的相对位移进行测量，与机器人基坐标的位置无关，因此，实际测量时不需要采用额外的方法对基坐标系进行预先标定，从而节省了标定时间，使标定过程更加灵活。

本申请所述技术方案通过构建参数辨识模型，对运动学参数进行精确辨识，配合误差补偿算法，提高机器人绝对定位精度。