[发明专利]一种自下而上的六轴串联工业机器人本体逐步校准法

说明书

本发明涉及工业机器人标定领域，公开了一种自下而上的六轴串联工业机器人本体逐步校准法。本发明考虑了机器人各部件单独运动时的位置情况，通过测量设备分别测量各个关节单独运动过程中对应机器人部件的位置数据，自下而上分步对各个关节的运动学模型参数进行校准，把六轴串联工业机器人的本体校准，转换为机器人六个单关节校准。本发明的校准方法能够更好的反映各关节实际运动情况，可以改善校准结果，提高机器人本体校准的准确性。

技术领域

本发明涉及工业机器人标定领域，具体涉及一种六轴串联工业机器人本体校准方法。

技术背景

工业机器人在现代制造业领域的应用越来越广泛，机器人运动学模型参数影响机器人绝对定位精度，因此对工业机器人的本体校准具有重要意义。传统的工业机器人本体校准通常借助外部测量设备获取机器人末端位置数据，基于机器人末端位置数据和相应的关节角数据，通过误差模型法或圆点分析法，对机器人本体运动学模型参数进行校准。此类方法通常一次性校准所有运动学参数，且输入参数为机器人末端位置数据，没有考虑机器人各关节、部件在运动过程中的位置情况。因此，本发明给出一种自下而上的六轴串联工业机器人本体逐步校准方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自下而上的六轴串联工业机器人本体逐步校准方法，通过测量设备分别测量各个关节运动过程中相近机器人部件的位置运动情况，把六轴的串联机器人本体校准，转换为六个单关节机器人校准，从而改善校准结果。

六轴串联工业机器人的关节1实现腰部和基座之间的相对运动，关节2实现大臂和腰部之间的相对运动，关节3实现小臂和大臂之间的相对运动，关节4实现手部和小臂之间的相对运动，关节5实现腕部和手部之间的相对运动，关节6实现法兰和腕部之间的相对运动。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明为一种自下而上的六轴串联工业机器人本体逐步校准方法，包括以下步骤：

(1)校准前准备；

固定六轴串联工业机器人本体基座，固定测量设备放置在合适位置，测量设备可以是激光跟踪仪、三坐标测量机、拉绳传感器测量系统等，能够测量空间三维坐标数据；

(2)关节1运动学模型参数校准；

21)将测量标靶固定吸附在六轴串联工业机器人的腰部某处，让关节2、关节3、关节4、关节5、关节6驱动电机固定不动。单独控制关节1的驱动电机旋转，改变机器人本体的关节1转角θ₁，记录m个不同的关节1转角对应的腰部标靶坐标。

22)基于这些θ₁值和腰部标靶坐标数据，进行机器人本体校准：将腰部标靶坐标数据转换成齐次变换矩阵T_ball1，通过坐标换算成关节1对应的齐次变换矩阵T_a1；建立优化算法模型，由D-H模型参数能够得到关节1理论齐次变换矩阵T₁，以关节1测量实际位置T_a1与D-H运动学模型的理论位置T₁的差值作为目标函数，关节1转角数据和作为输入数据，进行优化校准，得到关节1(即基座和关节1之间)的关节转角、连杆偏距、连杆长度、连杆扭角4个运动学校准参数。

(3)关节2运动学模型参数校准；

31)将磁性标靶固定吸附在六轴串联工业机器人的大臂某处，让关节1、关节3、关节4、关节5、关节6驱动电机固定不动。单独控制关节2的驱动电机旋转，改变机器人本体的关节2转角θ₂，记录n个不同的关节2转角对应的大臂标靶坐标。