[发明专利]具有抗差能力的工业机器人运动学参数标定系统和方法

说明书

本发明公开了一种具有抗差能力的工业机器人运动学参数标定系统和方法。包括工业机器人、测量设备和互联辨识系统；工业机器人上安装有测量组件；机器人输入接口连接到工业机器人，工业机器人和机器人输出接口连接，抗差参数辨识模块经补偿控制模块连接到机器人输入接口，运动控制模块也连接到机器人输入接口；测量设备连接到测量输出接口，机器人输出接口和测量输出接口连接到误差数据处理模块，误差数据处理模块连接到抗差参数辨识模块，测量控制模块经测量输入接口连接到测量设备。本发明不仅可以有效的提高工业机器人运动精度，结合对机器人的运动控制还可实现自动化标定，提高标定效率。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域的一种运动标定系统和方法，尤其是涉及了一种具有抗差能力的工业机器人运动学参数标定系统和方法。

背景技术

工业机器人的标定是确保机器人具有较高工作精度的重要环节。工业机器人的标定大致依次包括建立运动学模型、位姿测量、模型参数辨识和模型参数误差补偿四个步骤，其中模型参数辨识是标定过程的关键步骤。为了提高工业机器人运动学模型参数辨识的准确度，国内外学者开展了机器人标定方法的大量研究，大致分为基于位置误差模型和基于距离误差模型的标定方法。基于位置误差模型的标定是目前常用的方法，但是基于位置误差模型的机器人标定方法在标定过程中大都存在机器人与测量设备之间坐标系转化误差影响标定精度的问题，而基于距离误差的标定方法可有效的避免坐标系转换误差影响的问题。虽然基于距离误差模型的机器人标定方法可以避免坐标系转换误差的影响，但不能避免用于机器人标定中测量设备测得位置数据中粗差数据对模型参数误差辨识准确度的影响。测量粗差的产生多是由于测量过程中，环境的震动机械臂的抖动、跟踪仪测量误差等多种不确定因素综合作用的结果，减小测量粗差对模型参数辨识准确度的影响，以提高机器人的标定精度具有实际的研究价值。

发明内容

针对上述问题，本发明给出一种具有抗差能力的工业机器人运动学参数标定方法，能够避免测量坐标系和机器人坐标系转换引起的转换误差，减小测量设备存在的测量粗差对辨识结果准确度的影响，进而提高机器人的标定精度。

本发明采用具有抗差能力的改进IGG3权函数最小二乘辨识方法实现模型参数误差辨识，减小模型参数辨识过程中，测量设备测得的测量粗差数据对辨识结果准确性的影响，并利用建立的距离误差模型实现机器人标定，避免机器人标定中测量坐标系和机器人坐标系转换引起的转换误差影响，以提高工业机器人的标定精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种具有抗差能力的工业机器人运动学参数标定系统：

具体实施的系统如图1所示，包括工业机器人、测量设备和互联辨识系统；由工业机器人、测量设备和互联辨识系统共同构建闭环的机器人自动标定系统。

互联辨识系统包括运动控制模块、机器人输入接口、测量控制模块、测量输入接口、测量输出接口、机器人输出接口、误差数据处理模块、抗差参数辨识模块和补偿控制模块；工业机器人末端上安装有与测量设备配套的测量组件；工业机器人和互联辨识系统通过机器人输入接口、机器人输出接口进行互联，机器人输入接口的输出端连接到工业机器人的控制输入端，工业机器人的反馈输出端和机器人输出接口的输入端连接，抗差参数辨识模块经补偿控制模块连接到机器人输入接口的输入端，运动控制模块也连接到机器人输入接口的输入端；测量设备和互联辨识系统通过测量输入接口和测量输出接口实现互联，测量设备的反馈输出端连接到测量输出接口的输入端，机器人输出接口和测量输出接口的输出端一起连接到误差数据处理模块的输入端，误差数据处理模块的输出端连接到抗差参数辨识模块，测量控制模块经测量输入接口连接到测量设备的控制输入端。

所述的测量组件为随动靶球。随动靶球由空心角锥棱镜和球型外壳组成。机器人标定时，随动靶球被固定在工业机器人的末端法兰上，测量设备发出的测量激光光束，照射到随动靶球上，被随动靶球反射后返回到测量设备。当工业机器人的末端移动时，测量设备调整发出的激光束方向，实时跟踪并对准随动靶球。