[发明专利]工业机器人轨迹准确性、重复度、速度特性的测量方法

说明书

本发明涉及机器人轨迹特性标定技术领域，尤其为一种工业机器人轨迹准确性、重复度、速度特性的测量方法，通过选取测试轨迹，通过坐标系变换方法，求实际轨迹与过等分点的正交平面的交点，然后根据速度序列求速度特性，准确度、重复度、波动。本发明，因为采样得到的数据为离散的数据，本文通过坐标转换，将测量仪得到的数据转换到机器人坐标系下，再根据指令坐标构建参考法平面，求轨迹与法平面的交点，通过交点的集群来进行ATP\RTP的计算；通过一阶差分法构建离散点的速度序列，通过速度序列来求速度的准确性、重复性、波动。通过文中所述的方法可以开发相应的程序实现机器人轨迹特性标定。

技术领域

本发明涉及机器人轨迹特性标定技术领域，具体为一种工业机器人轨迹准确性、重复度、速度特性的测量方法。

背景技术

工业机器人因同时具备通用性、高柔性、高精度等诸多特点，在全球制造业智能化趋势的推动下蓬勃发展。目前，工业机器人大多采用开环控制，为保证机器人的末端精度，在出厂前或使用一段时间后需要进行校准和标定。机器人末端的轨迹精度通过准确性ATP和重复度RTP来衡量。国标虽然给出了轨迹准性和重复度的定义和要求，但没有详细的说明性文件及步骤，现有的测量系统借助于高精度的测量仪器，但其测量的内部原理及数据处理机制不清晰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人轨迹准确性、重复度、速度特性的测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工业机器人轨迹准确性、重复度、速度特性的测量方法，包括如下步骤：

步骤1、选取测试轨迹：在机器人的工作空间内，选取P1、P2两个点，保证机器人从P1移动到P2各个轴都发生运动，且能最大程度的穿过机器人的工作空间；

步骤2、驱动机器人末端靶球在P1和P2间往复运动n次，用激光跟踪仪记录下往复运动过程中的轨迹点的空间坐标和时间，同时记录对应的机器人示教器上P1、P2的坐标；

步骤3、通过坐标系变换方法，将激光跟踪仪记录数据转换到机器人坐标系下；

步骤4、将指令轨迹等分为m-1份，记录等分点的坐标；

步骤5、求实际轨迹与过等分点的正交平面的交点P_ij＝(x_ij,y_ij,z_ij)^T；

步骤6、根据交点求轨迹准确度和姿态准确度；

步骤7、根据交点求轨迹重复度和姿态重复度；求各正交平面内交点的平均坐标，再求出平均坐标到对应等分点的距离的最大值；

步骤8、各平面内平均坐标与等分点距离的最大值即为ATP，各正交平面内轨迹与正交平面的交点到交点平均坐标距离的最大值即为RTP；

步骤9、求距离的一阶差分得到速度序列，根据速度序列求轨迹速度、准确度、重复度、波动特性，距离是步骤3激光跟踪仪采样的轨迹上的点经坐标转换后的相邻两点的距离。

进一步的，坐标系变换方法包括：

任意点P_i坐标的矩阵表达：

机器人末端指令坐标点集为：

指令对应点在激光跟踪仪下测得的点构成的点集：

2.1.分别计算点集P^r、P^t的重心，即点集包含的全部点的坐标的平均值，分别为：

2.2.将两个点集的重心对齐重合，分别计算各点集相对重心的相对坐标构成新的点集：

记：为：