[发明专利]一种基于模拟退火算法的四轴并联机器人校准方法

权利要求书

1.一种基于模拟退火算法的四轴并联机器人校准方法，其特征在于：所述四轴并联机器人包括一静平台、三主动臂、三从动臂、一动平台、一末端机构、一可伸缩传动轴，其中，静平台与主动臂通过电机和减速机连接，主动臂和从动臂通过铰链连接，从动臂与动平台通过铰链连接；

所述校准方法包括以下步骤：

步骤1、构建四轴并联机器人的坐标系，并进行正解计算，得到机器人末端结构位姿；

步骤2、进行误差源分析，并确定需要校准的参数；

步骤3、获取测量位置，计算对应的名义位置；

使用激光跟踪仪采样机器人工作空间下N个点的位置p_T及相对应的关节角θ＝k·q+qero，q为机器人控制的角度，k为减速比修正因子，qero为零位修正因子；

在不考虑结构误差的前提下N组关节角θ，代入步骤1得到的机器人末端结构位姿公式中，获得N个名义位置p_idea；

步骤4、构造误差模型；

名义位置p_idea任意两点间的距离为：

DI＝norm(p_Ii-p_Ij)＝|F(q_i,X)-F(q_j,X)|,i≠j,

对应的测量点任意两点间的距离为：

DT＝norm(p_Ti-p_Tj),i≠j

对应距离的差的绝对值为误差评函数：

f(X)＝RMS(|DI-DT|)＝f(q_i,q_j,X)，X为需要校准的结构参数；

步骤5、利用模拟退火算法获取最佳校准结构参数X。

2.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的四轴并联机器人校准方法，其特征在于：所述步骤5具体如下：

在开始迭代前X为设计值，X＝[qero,k,α,dB,L₁,L₂,Tool]，在后续的迭代中不断的修正；

步骤5.1、需要校准的参数个数为n＝24，根据设计参数和激光跟踪仪采集到的机器人位姿及对应的关节角q，计算初始评估函数f(X)；根据实际要求设置马尔科夫链的长度Lk，马尔科夫链的迭代计数器k＝1；设置总迭代次数N，退火初始温度T0，退火终止温度Tend，降温系数dT，记录第一次马尔科夫迭代中结构参数及其误差评估函数：temp＝X和tempf＝f(X)；

步骤5.2、对初始值X添加扰动，得到新的结构参数X(k)＝X+0.001·(rand(1,n)-0.5)，计算初始结构参数和添加扰动后新的结构参数的误差评估函数；

步骤5.3、计算步骤5.2中两误差评估函数其差值：Δf＝f(X(k))-f(X)；

如果Δf≤0，接受添加扰动后的结构参数：X＝X(k),f(X)＝f(X(k))；

如果Δf≥0，按照Metropolis准则，若：接受添加扰动后的结构参数：X＝X(k),f(X)＝f(X(k))，否则，保留未添加扰动的结构参数；

步骤5.4、如果f(X)≤tempf，更新记录马尔科夫链内的更优的结构参数：temp＝X和tempf＝f(X)，马尔科夫链内迭代计数k加1；

步骤5.5、如果马尔科夫迭代次数小于链的长度：k≤Lk，回到步骤5.2；否则，马儿科夫链迭代结束，总迭代计数ite加1，温度降低，即：T0＝dT*T0，ite＝ite+1；

步骤5.6、如果未降温到结束温度且迭代次数未到，即：T0≤Tend且ite≤N，设置k＝1，更新结构参数初始值X＝temp，重新开始步骤5.2进入迭代；否则，退出总迭代，最优结构参数即为：X＝temp。

3.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的四轴并联机器人校准方法，其特征在于：所述步骤1中，利用空间解析几何求解机器人的正解。