[发明专利]一种基于定位工装的机器人校准方法及系统

权利要求书

1.一种基于定位工装的机器人校准方法，其特征在于，所述定位工装上设有机器人安装座和多个点位，每个点位预设有相对于定位工装上的工装坐标系的位置坐标，机器人安装于所述定位工装的机器人安装座上，所述方法包括：

获取机器人末端依次定位至定位工装上的K个不同点位的过程中，机器人控制器内所记录的机器人在每个点位时的多个关节角，以及获取K个点位中的每个点位相对于机器人基坐标系的坐标实际值，所述坐标实际值根据所述点位的位置坐标确定，K为正整数；

利用K个点位的坐标实际值、所述多个关节角、坐标理论值和理论DH参数对目标方程组进行迭代求解，获得DH参数和关节零位的误差值；其中，所述目标方程组是预先根据机器人基坐标系到机器人末端的位姿传递矩阵建立的；

利用所述误差值对机器人的DH参数和关节零位进行修正；

所述获取K个点位中的每个点位相对于机器人基坐标系的坐标实际值，包括：

获取K个点位中的每个点位相对于定位工装上的工装坐标系的位置坐标，其中，每个点位在定位工装上的位置坐标预先已经确定，且该位置坐标是基于定位工装上的工装坐标系确定，所述工装坐标系与机器人基坐标系之间满足预设关系；

按照工装坐标系与机器人基坐标系间的预设关系，根据每个点位的位置坐标确定每个点位相对于机器人基坐标系的坐标实际值；

所述工装坐标系与机器人基坐标系之间满足的预设关系为：所述工装坐标系与机器人基坐标系的坐标原点重合，且所述工装坐标系上的任一坐标轴，相对于机器人基坐标系上的同一坐标轴重合或取反；

在利用K个点位的坐标实际值、所述多个关节角、坐标理论值和理论DH参数对目标方程组进行迭代求解之前，所述方法还包括：

计算机器人基坐标系到机器人末端的位姿传递矩阵，并对所述位姿传递矩阵中的每个未知量进行偏微分计算，获得误差传递矩阵；

根据所述误差传递矩阵建立所述目标方程组；

所述目标方程组为：

X＝A^-1·(M-N)＝A^-1·D；

其中，X表示由所述误差传递矩阵中所有未知量的误差值组成的列向量，A_j表示将第j个点位的理论DH参数和多个关节角代入所述误差传递矩阵后获得的矩阵，j取1至K的整数；D表示由K个点位的位置误差所形成的误差矩阵，M表示由K个点位的坐标实际值所形成的矩阵，N表示由K个点位的坐标理论值所形成的矩阵，误差矩阵D中的每个值表示对应点位的坐标实际值与坐标理论值的差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算机器人基坐标系到机器人末端的位姿传递矩阵，包括：

通过如下公式计算机器人基坐标系到机器人末端的位姿传递矩阵

其中，表示关节i-1到关节i的位姿传递矩阵，表示机器人第g关节末端到工具末端的位姿传递矩阵，g为机器人的关节数目；和具有如下关系：

其中，a_i表示关节i-1到关节i的连杆长度，α_i表示关节i-1与关节i的连杆扭角，d_i表示关节i-1到关节i的连杆偏距，θ_i表示关节i-1到关节i的关节角；l、m和n表示机器人末端在机器人第g轴坐标系下的坐标值，在机器人末端未带有工具的情况下，l、m和n均取0；i取1至g的整数，关节0表示机器人的基座。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用K个点位的坐标实际值、所述多个关节角、坐标理论值和理论DH参数对目标方程组进行迭代求解，获得DH参数和关节零位的误差值，包括：

执行以下迭代过程，直到列向量X中的误差值的最大值小于预设阈值时，获得所述DH参数和关节零位的误差值：

在第一轮迭代时，将K个点位的所述坐标实际值、所述多个关节角、坐标理论值和理论DH参数代入到目标方程组中求解，获得第一轮迭代的DH参数和关节零位的误差值；其中，所述多个关节角和所述理论DH参数作为初始的理论值；

在第一轮之后的第t轮迭代时，将上一轮迭代获得的DH参数和关节零位的误差值与上一轮的理论值相加，作为本轮迭代的理论值，并将本轮迭代的理论值代入到目标方程组中求解，获得第t轮迭代的DH参数和关节零位的误差值。