[发明专利]高精度可移动机器人的定位误差补偿方法

权利要求书

1.高精度可移动机器人的定位误差补偿方法，其特征在于，机器人底座上连接有定位误差测量装置，定位误差测量装置中设置有一个测量坐标系{M}，测量坐标系{M}与机器人基坐标系{B}方向平行，相对位置固定，在x、y、z三个方向的位置差分别为Δx、Δy、Δz；补偿方法包括以下步骤：

(1)机器人第一次测得的x、y、z方向的位移误差和绕旋转x、y、z的角度误差分别为x₀、y₀、z₀、θ₀、ψ₀，本次测得的x、y、z方向的位移误差和绕旋转x、y、z的角度误差分别为x_i、y_i、z_i、θ_i、ψ_i：

新的基坐标系{B’}中到旧的基坐标系{B}的变换：

式中为{B’}到新的测量坐标系{M’}的齐次变换矩阵，为{M’}到旧的测量坐标系{M}的齐次变换矩阵，为{M}到{B}的齐次变换矩阵；

其中：

(2)机器人末端坐标系在新的基坐标中的位姿转换：

式中，为工业机器人在旧的基坐标中的位姿；

(3)对于式(3)，如果是关节坐标位姿，可以用以下变换关系函数予以转换：

式中q_i为各个关节变量，i为机器人关节顺序号；

(4)如果是工件坐标系和工具坐标系中位姿数据，可按以下给出的计算方法对工件坐标系或工具坐标系予以补偿，工件坐标系或工具坐标系被修正后，机器人修正位姿数据；

式中，为{B’}到新测量坐标系{M’}的齐次变换矩阵，为{M’}到旧测量坐标系{M}的齐次变换矩阵，为{M}到{B}的齐次变换矩阵；分别为机器人坐标系{B}到工件坐标系{P}和工具坐标系{T}的变换关系；

(5)前一次定位误差和本次定位误差值分别代入公式(2)中，得到齐次变换矩阵再进一步按公式(1)进行计算，即可得出当前基坐标系{B’}到原始基坐标系{B}的齐次变换矩阵

(6)根据程序中的位姿数据类型，分别将代入公式(3)(4)(5)中更新位姿数据，

定位误差测量装置包括分别位于测量坐标系{M}的x、y、z坐标轴上交汇于原点的X杆、Y杆、Z杆，X杆、Y杆、Z杆上分别设置有X测距传感器(9)、Y测距传感器(3)、Z测距传感器(5)，Z测距传感器(5)、Y测距传感器(3)、X测距传感器(9)分别用于测量测量坐标系原点到底部测量参考面(6)、左侧测量参考面(2)、后侧测量参考面(10)的距离，其中，底部测量参考面(6)、左侧测量参考面(2)、后侧测量参考面(10)分别代表世界坐标系{W}的xy平面、xz面和zy平面；

X杆、Y杆的下方分别连接有用于测量坐标系{M}的x、y坐标轴的水平倾斜角度的X轴水平倾角传感器(7)和Y轴水平倾角传感器(4)；X杆上还连接有用于测量坐标系{M}中zx坐标平面与铅垂面在垂直于x轴的平面内的夹角的坐标轴垂直倾角传感器(8)；Y杆上连接有通过测量坐标系{M}相对于地磁场在水平面上的角度位移的磁场方向传感器(1)。

2.根据权利要求1所述的高精度可移动机器人的定位误差补偿方法，其特征在于，坐标轴垂直倾角传感器(8)包括连接轴(11)和可绕连接轴(11)旋转的平衡块(13)以及角度传感器(12)，角度传感器(12)包括活动端和固定端，活动端与平衡块(13)连接，固定端与连接轴(11)连接，连接轴(11)与X杆连接，并且连接轴(11)与X杆轴线相互重合。