[发明专利]用于运动学标定的机器人测量位姿评价方法及评价装置

说明书

本申请公开了一种用于运动学标定的机器人测量位姿评价方法及评价装置，该方法对于一组给定的测量位姿，和机器人需要保证精度的任务空间，将预估的基于该组测量位姿进行运动学标定后的任务空间内的位姿残差均方根的平方值期望作为评价该组测量位姿的标准，并考虑测量分量的不同噪声强度和位姿精度不同权重给出相应的加权评价指标。解决了目前测量位姿评价方法侧重几何误差观测性而不能直接反应运动学标定效果的问题，可以更准确、直观地将测量位姿评价和运动学标定联系起来，反应机器人任务空间内运动学标定后残差的幅值。

技术领域

本申请涉及机器人运动学标定技术领域，特别涉及一种用于运动学标定的机器人测量位姿评价方法及评价装置。

背景技术

由于制造、装配等因素产生机器人的几何误差，会导致机器人的定位精度降低，进而导致机器人的工业应用受到限制，因此在出厂之前需要对机器人进行运动学标定。通常运动学标定方法是通过建立的几何误差模型，通过测量多组机器人末端执行器位姿，利用理论和实际的位姿偏差来进行辨识几何误差，进而修正机器人运动学模型来提高机器人末端定位位姿精度。

对于运动学标定而言，为了保证在整体任务空间内标定后的定位精度，同时兼顾测量位姿数目高导致的测量成本问题，需要对测量位姿进行优化。对测量位姿优化的前提是，对确定的一组测量位姿进行定量的指标评价。

目前针对评价方法的研究主要集中于误差辨识矩阵的分析，是针对几何误差可观测性进行的分析，包括参数方差最小化指标条件数倒数指标末端位姿不确定性最小化指标O₃＝σ_L、噪声方法指标以及A最优指标

在上述的现有技术中，目前的评价方法在统计学的各个方面对误差辨识方程进行全面的分析，但是其局限性在于只分析几何误差的观测性，而实际上几何误差的估计偏差对于末端执行器的位姿影响并不一致，因此几何误差的观测性和运动学标定后的残差并不严格一致。注意到运动学标定的目的是提高整体任务空间的定位精度，而几何误差的观测性是间接性反应这一点，因此一个直接反应运动学标定后整体任务空间定位精度的指标可以更直观体现测量位姿评价对运动学标定的影响。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种用于运动学标定的机器人测量位姿评价方法，该方法解决了目前测量位姿评价方法侧重几何误差观测性而不能直接反应运动学标定效果的问题。

本申请的另一个目的在于提出一种用于运动学标定的机器人测量位姿评价装置。

为达到上述目的，本申请一方面实施例提出了一种用于运动学标定的机器人测量位姿评价方法，包括：

建立机器人的几何误差模型；

确定并离散化所述机器人的任务空间，确定所述机器人的测量噪声强度权值和位姿精度权值，对离散化的所述机器人的任务空间中的每一组位姿，根据所述位姿精度权值确定相应地误差传递矩阵集合并对其进行预处理；

根据待评价位姿和所述几何误差模型确定误差辨识方程，根据所述测量噪声强度权值确定离散化后的所述机器人的任务空间中运动学标定后的位姿残差的均方根平方值期望均值，利用所述位姿残差的均方根平方值期望均值评价所述机器人的标定效果。

为达到上述目的，本申请另一方面实施例提出了一种用于运动学标定的机器人测量位姿评价装置，包括：

建模模块，用于建立机器人的几何误差模型；

计算模块，用于确定并离散化所述机器人的任务空间，确定所述机器人的测量噪声强度权值和位姿精度权值，对离散化的所述机器人的任务空间中的每一组位姿，根据所述位姿精度权值确定相应地误差传递矩阵集合并对其进行预处理；