[发明专利]一种基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法，包括，根据机械臂自身的构型和结构参数确定机械臂初始DH参数，并根据微分运动原理构建机械臂误差模型；基于机械臂初始DH参数，利用标定板对机械臂进行自标定，并记录各组点对应的机械臂各关节的编码器值；结合编码器值并通过最小二乘法法将机械臂误差模型参数化；根据机械臂误差模型参数和机械臂初始DH参数获得各组点的末端位置，并计算末端位置与固定点绝对位置之间的差值；通过对比差值与设定的阈值辨识机械臂误差模型参数；本发明通过构建误差模型和通过标定板自标定进行参数辨识，有效地提高了机械臂的绝对定位精度，且能够降低成本。

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法。

背景技术

机器人精度主要包括重复定位精度及绝对定位精度它是评价机器人综合性能的重要指标之一，提高绝对定位精度主要有误差预防法和参数标定法两种。误差预防法主要通过提高加工精度(装配精度及控制系统的精度以保证机器人的定位精度，这种方法生产成本较高，且机器人长时间运动会导致机械结构发生磨损，产生的误差无法避免，故在实际中应用较少；参数标定法主要通过先进的测量技术辨识机器人实际运动学参数，并修正控制器中的参数或增加一些控制算法以提高绝对定位精度。

由于参数标定法操作简单、便于实现，可在线补偿定位误差，受到国内外研究学者的广泛关注，并在绝对定位精度误差影响因素、标定测量，及绝对定位精度误差补偿，等方面取得了一系的成果，但绝对定位精度仍不理想。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法，能够避免杆件变形、装配以及零位不准带来的绝对定位进度误差。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，根据机械臂自身的构型和结构参数确定机械臂初始DH参数，并根据微分运动原理构建机械臂误差模型；基于所述机械臂初始DH参数，利用标定板对所述机械臂进行自标定，并记录各组点对应的机械臂各关节的编码器值；结合所述编码器值并通过最小二乘法将所述机械臂误差模型参数化；根据所述机械臂误差模型参数和所述机械臂初始DH参数获得各组点的末端位置，并计算末端位置与固定点绝对位置之间的差值；通过对比所述差值与设定的阈值辨识所述机械臂误差模型参数。

作为本发明所述的基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述机械臂误差模型包括，

其中，d_x、d_y、d_z分别为机械手坐标沿x、y、z轴的微分平移，δ_x、δ_y、δ_z分别为绕x、y、z轴的微分旋转，d_θ、d_a、d_d、d_α分别表示θ、a、d、α关节的微分运动，T为系数矩阵。

作为本发明所述的基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述微分平移d_x、d_y、d_z包括，将所述初始化参数下各点多对应的末端位置值减去所述固定点绝对位置，进而获得所述微分平移d_x、d_y、d_z。

作为本发明所述的基于最小二乘法的机械臂DH参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述标定板包括，按照100mm的距离均布直径为40mm的圆孔，且所述标定板的尺寸为400mm*800mm。