[发明专利]一种机械臂运动学参数标定方法及系统

说明书

本发明公开了一种机械臂运动学参数标定方法及系统，该方法包括：初始化标定装置以确定位移传感器的零位；所述标定装置是由六个位移传感器按照3‑2‑1六点定位方式组装的；确定被测量块坐标系相对于标定装置坐标系的位姿；被测量块为安装在待标定的机械臂末端上的量块；基于位姿、第一定位偏差、第二定位偏差以及第三实际位姿，确定标定系统的运动学误差模型；获取测量数据；基于标定系统的运动学误差模型和所述测量数据，对机械臂运动学参数进行标定。本发明能够达到通用性好、低成本、高效率、可操作强的目的。

技术领域

本发明涉及机械臂参数标定技术领域，特别是涉及一种机械臂运动学参数标定方法及系统。

背景技术

机械臂是一种高度集成化的技术装备，它将机械、控制、电子与传感器等方向的技术有效的集合于一体，因此具有多方面的优点。其中，较为显著的特点在于它能协作工作人员做大量重复性工作，从而让工作人员避免了极端环境，进一步提高了工作效率。

当前，机械臂实操的两种基本模式分别为：机械臂示教与离线编程。机械臂示教时间成本过高，需要专业人员进行手动逐点示教，导致自动化程度明显降低。为了提高自动化水平，通常选择离线编程的加工方式，但是由于加工、装配以及工作环境等因素，机械臂的实际结构参数与理论值存在一定偏差，使得机械臂的运动模型不准确，从而影响机械臂的绝对定位精度，这将对机械臂的广泛应用产生不利的影响，以至于无法按照理想的规划轨迹运动。

为了提高机械臂的自动化水平与定位精度，机械臂运动学参数标定成为当前攻破该难点的主流方向。在修正机械臂的运动学参数后，通过离线编程不仅实现了自动化操作，同时也提高机械臂的绝对定位精度。机械臂标定主要分为开环标定与闭环标定，开环标定主要是通过外部设备测量机械臂末端定位偏差，其中，测量设备通常有激光跟踪仪，三坐标测量仪、视觉跟踪系统等，虽然测量设备测量范围广，能实现自动化标定，但测量设备价格昂贵，增加了机械臂标定的成本；闭环标定通常需要设计对应的量块，基于空间中点、线、面等几何约束实现机械臂运动学参数的标定，该方法通常需要人工反复示教机械臂到达空间中特定的位置，其可操作较为繁琐，标定过程耗时较长，明显降低了标定效率，同时一些闭环标定方法具有较强的局限性，只能标定特定类型的机械臂。

针对上述方法所存在的问题，亟需建立一套通用性好、低成本、高效率、可操作强的机械臂运动学参数标定方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械臂运动学参数标定方法及系统，以达到通用性好、低成本、高效率、可操作强的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机械臂运动学参数标定方法，包括：

初始化标定装置，以确定位移传感器的零点位置，并根据所述零点位置，准确获得后续标定过程中位移传感器的安装位置与被测量块的被测平面的距离；所述标定装置是由六个位移传感器按照3-2-1六点定位方式组装的；所述被测量块为安装在待标定的机械臂末端上的量块；

确定被测量块坐标系相对于所述标定装置坐标系的位姿；所述被测量块坐标系是在所述被测量块移至所述标定装置的测量范围后确定的；