[发明专利]一种多任务机械臂位姿检测和误差补偿方法有效

专利信息
申请号: 201910485132.0 申请日: 2019-06-05
公开(公告)号: CN110253574B 公开(公告)日: 2020-11-17
发明(设计)人: 周华;于瑞;罗贵福 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: B25J9/16 分类号: B25J9/16
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 胡红娟
地址: 310013 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 任务 机械 臂位姿 检测 误差 补偿 方法
【说明书】:

本发明公开了一种多任务机械臂位姿检测和误差补偿方法,属于工业机器人技术领域,该方法所使用的装置包括双摄像机、六关节机械臂、上位机和机械臂控制柜。两台摄像机分别安装在机械臂两侧,用于采集机械臂的图像信息并将其传送至上位机,从而获取机械臂的位姿信息;六关节机械臂用于完成焊接、零件装配和货物搬运工作;上位机用于进行图像的标定和处理、任务模式的选择和数据的计算;机械臂控制柜用于接收上位机的指令,实现对机械臂的控制。依据优化函数最小化的原则,计算每一步的新增误差补偿量,从而获得新的误差补偿量,进而控制机械臂的下一步运动。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域,具体地说,涉及一种多任务机械臂位姿检测和误差补偿方法。

背景技术

近年来,机械臂由于具有操作灵活、控制方便的特点,被广泛应用于焊接、零件装配和货物搬运等任务中。由于机械臂的各连杆在制造、装配等过程中不可避免地要引入参数误差,这就使得机械臂各杆件参数的实际值与名义值之间存在差异,从而导致机械臂末端实际到达的位姿与期望到达的位姿之间存在着一定的偏差。

为实现机械臂精确的运动控制,需要对其进行位姿误差补偿。现在的运动控制方案主要存在以下问题:

(1)公开号为CN107457785A的中国专利文献公开了一种基于关节反馈的机器人位置补偿方法,该方法在分析机械臂运动学的同时,还需要对电机进行精确的数学建模,分析电机转动的传递函数,建模和控制器设计过程复杂,数据处理量大;

(2)公开号为CN108297101A的中国专利文献公开了一种多关节臂串联机器人末端位姿误差检测和动态补偿方法,该方法利用倾角传感器获取末端位姿误差。由于各杆参数的实际值与名义值存在差异,因此位姿获取不够准确;

(3)公开号为CN106247932A的中国专利文献公开了一种基于摄影系统的机器人在线误差补偿装置及方法,该方法运用到了多组相机和二维倾角测量仪,硬件系统较为复杂,且未提出较为明确的位姿误差补偿算法;

(4)以上各专利未考虑不同任务位姿补偿需求的差异性,其设计只针对某一项任务(例如焊接、零件装配和货物搬运)。

发明内容

本发明的目的为提供一种多任务机械臂位姿检测和误差补偿方法,该方法可以针对不同的任务、不同的工作环境进行特定的位姿补偿,适用性强。

为了实现上述目的,本发明提供的多任务机械臂位姿检测和误差补偿方法包括以下步骤:

1)标定双目立体视觉传感器,建立机械臂的D-H运动模型,得到D-H运动模型的各坐标转换矩阵jT6(j=0~5)的理论表达式;

2)设置机械臂的任务类型,根据该任务类型及工作环境,自动设置位姿补偿的权重系数wi(i=1~6)。该权重系数表征不同方向位置调整和姿态调整的重要程度,从而可以使机械臂能够使用不同的工况和任务要求。例如,在承担零件装配任务时同时注重位置和姿态角精度,在承担焊接和货物搬运任务时更加注重位置精度;在距离工作点较远时更加注重位置精度的控制,在距离较近时同时注重位置和姿态角的控制。

3)给定目标位姿,求取各关节角度qt=[q1,q2,q3.q4,q5,q6]T,并设置初始误差补偿量Δq=[0,0,0,0,0,0]T

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