[发明专利]工业机器人广义运动学误差的运动学校准方法及系统

说明书

本发明涉及一种工业机器人广义运动学误差的运动学校准方法及系统。所述方法包括：构建待辨识机器人的关节和几何误差模型并根据两误差模型确定广义运动学误差模型；对广义运动学误差模型进行参数辨识得到辨识后的误差模型；在当前迭代次数下，获取待辨识机器人的名义关节指令和当前迭代次数下补偿后的关节指令；基于名义关节指令、辨识后的误差模型和当前迭代次数下补偿后的关节指令得到当前迭代次数下的关节指令误差矩阵；判断当前迭代次数下的关节指令误差矩阵的二范数是否小于设定容差；若是，则确定当前迭代次数下补偿后的关节指令为最终的关节指令；若否，则更新下次迭代次数下补偿后的关节指令。本发明可以提高校准后工业机器人的运动。

技术领域

本发明涉及机器人广义运动学误差参数识别与标定技术领域，特别是涉及一种工业机器人广义运动学误差的运动学校准方法及系统。

背景技术

随着我国制造业的转型升级，发展和应用以工业机器人为代表的自动化设备平台，对于生产模式转型升级和装备先进制造能力提升具有十分重要的战略意义。现代制造业，尤其是高精尖产业对工业机器人的工作节拍、负载能力和工作精度提出了严格要求，使其面临高速、重载等极限工况，建立表征系统特性的高精度运动学模型，并准确获取模型中的未知参数，才能为机器人系统分析、设计及控制应用奠定坚实的基础。

尽管机器人运动学校准已进行了大量研究，但大多数工作仅考虑理想的刚体运动，包括识别恒定的关节偏移，虽然与关节无关的误差运动学模型可能足以描述由机器人组件中的结构误差导致的几何误差(例如，臂杆长度或对准误差)，但是不能充分表征复杂的运动误差，例如周期性齿轮误差。

工业机器人中常用的应变波齿轮具有复杂的位置相关误差。这些位置相关误差是由制造公差、对准误差和柔轮、钢轮的齿位置误差构成的。轴承的弯曲也会导致齿轮箱的非平行连接，导致末端执行器产生面外误差，在某些位置更高，在其他位置更低。装配不准确，齿轮误差和磨损共同导致位置相关误差和周期性运动误差。应变波齿轮传动中的小幅度运动误差将通过串联连接而放大，从而导致大幅度的复杂的机器人误差，但是现有的误差运动模型中并没有考虑这些问题，因此需要更精确的模型描述这些复杂的运动误差，从而提高校准后的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业机器人广义运动学误差的运动学校准方法及系统，可以提高校准后工业机器人的运动性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种工业机器人广义运动学误差的运动学校准方法，包括：

构建待辨识机器人的关节误差模型和几何误差模型并根据所述关节误差模型和所述几何误差模型确定广义运动学误差模型；

对所述广义运动学误差模型进行参数辨识得到辨识后的广义运动学误差模型；

在当前迭代次数下，获取所述待辨识机器人的名义关节指令和当前迭代次数下补偿后的关节指令；

基于所述名义关节指令、所述辨识后的广义运动学误差模型和所述当前迭代次数下补偿后的关节指令得到当前迭代次数下的关节指令误差矩阵；

判断所述当前迭代次数下的关节指令误差矩阵的二范数是否小于设定容差；

若是，则确定当前迭代次数下补偿后的关节指令为所述待辨识机器人最终补偿后的关节指令；

若否，则根据当前迭代次数下补偿后的关节指令和当前迭代次数下的关节指令误差矩阵确定下次迭代次数下补偿后的关节指令，并更新迭代次数进入下次迭代。

可选的，所述构建待辨识机器人的关节误差模型和几何误差模型，具体包括：

基于所述待辨识机器人的DH模型采用微分运动学构建几何误差模型；

基于所述待辨识机器人的DH模型采用多项式拟合法构建关节误差模型。