[发明专利]一种重载机器人标定方法

权利要求书

1.一种重载机器人标定方法，其特征在于，所述方法包括：

S100，在几何补偿过程中，指定一个机器人名义末端位置作为目标位置，根据修正运动学参数得到在几何误差补偿过程中机器人平动关节位移其中，为名义的运动学参数向量，为运动学参数偏差向量；

S200，对于非几何误差，先用梁变形模型补偿在外载荷作用下的变形误差，得到梁变形模型补偿中的关节位移是其中，∈为通过梁变形模型计算出的变形误差；

S300，再用高斯过程回归模型来进一步补偿残差，得到高斯过程回归模型中的关节位移其中，e为通过高斯过程回归模型计算出的残差；

S400，最后计算得到总的平动关节位移

其中，所述S100具体包括：

S101，建立重载机器人的三维模型，在该模型中，定义运动学参数向量其中，θ₁表示立柱OA与垂直方向的偏离角度，θ₂表示AB与水平方向的偏离角度，θ₃表示BP与垂直方向的偏离角度，h＝|OA|表示立柱的高度，a₀，b₀表示x轴和z轴的平动关节零点位置的偏移，a，b被定义为x，z轴移动关节的位移；

S102，在名义运动学模型中，计算得到机器人名义末端位置

其中，是位移向量η和到名义末端位置的映射，η＝(a，b)，

S103，根据得到

2.根据权利要求1所述的重载机器人标定方法，其特征在于，所述运动学参数偏差向量使用非线性最小二乘法来辨识。

3.根据权利要求1所述的重载机器人标定方法，其特征在于，所述S200包括：

S201，重载机器人的重力造成的变形误差会耦合到几何误差中并在几何误差补偿过程大部分被补偿，为避免二次补偿，建立了在外载荷作用下的可解析的梁变形模型，根据不同载荷和力矩作用下的挠度和转角，得到机器人的末端位置P的变形误差∈；

S202，由所述变形误差∈，得到梁变形模型补偿中的关节位移是

4.根据权利要求3所述的重载机器人标定方法，其特征在于，所述S201包括：

S2011，计算得到在外负载引起的集中力F的作用下，机器人的挠度和转角分别为：

其中F＝mg；

S2012，计算得到在力矩M₁的作用下，机器人的挠度和转角分别为：

其中M₁＝F(l-a)；

S2013，计算得到在力矩M₂的作用下，机器人的挠度和转角分别为：

其中M₂＝Fa；

S2014，由上述步骤S2011～2013计算出的挠度和转角，计算得到机器人的末端位置P的变形误差∈为：

Δx＝ω_A-ω_C-b·sinθ；

Δz＝ω_B-b·(1-cosθ)，其中θ＝θ_A+θ_B-θ_C。

5.根据权利要求1所述的重载机器人标定方法，其特征在于，所述S300包括：

S301，给定数据集D＝{(x_i，e_i)|i＝1，2…，n＝(X，e)}，其中x_i＝(a_i，b_i，m_i)是输入向量，a_i，b_i是机械手沿x和z轴的平动关节的移动距离，m_i是负载的质量；

S302，设噪声δ～(0，σ²)，残差数据e服从高斯过程的先验分布：e～N(0，K(X，X)+σ²I)。

6.根据权利要求1所述的重载机器人标定方法，其特征在于，S100中，运动学参数偏差向量为

7.根据权利要求1所述的重载机器人标定方法，其特征在于，S100中，重载机器人的误差模型是：其中，为末端执行器修正后的位置，P_a是末端执行器实际的位置。