基于距离识别冗余运动学参数的机器人位置误差补偿方法技术

技术编号:11152040 阅读:233 留言:0更新日期:2015-03-16 22:16
本发明专利技术公开了一种基于距离识别冗余运动学参数的机器人位置误差补偿方法通过先剔除运动学参数中的冗余参数,确定机器人的可辨识运动学参数,然后计算得到参数误差计算模型,并针对该参数误差进行补偿,能避免遇到奇异矩阵的问题,有效减少计算量,提高准确性,而且补偿效果显著,大大减少机器人的距离误差的标准差,大幅提高机器人定位精度。本发明专利技术基于距离识别冗余运动学参数的机器人位置误差补偿方法可广泛应用于机器人研究领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人位置误差补偿方法,尤其涉及一种基于距离识别冗余运动 学参数的机器人位置误差补偿方法。
技术介绍
工业机器人的重复精度一般都很高,通常在0. Imm之内,早期的机器人多采用示 教编程因此只需重复精度高即能满足工业需求。但是随着机器人的应用范围进一步扩大, 机器人离线编程也越来越普遍,而定位精度却很低,无法满足离线编程的精度要求。同时测 量机器人的绝对位置精度时必然涉及测量系统坐标系与机器人坐标系间的坐标变换,此变 换矩阵很难精确测定,最终导致整个测量系统的测量精度降低,因此IS09283 :1998标准, 采用距离误差专门针对离线编程的机器人进行精度检测。现有文献中周学才根据空间任意 两点在不同正交坐标系下的坐标是不同的,但其距离却是相同的,引入距离来表证机器人 坐标系间的变换,采用距离误差检测的方法进行测量;张铁使用Hayati针对DH模型修改得 到MDH模型,引入了绕y轴旋转的微分量,同时,并去除了相应连杆距离的微分量;蔡鹤皋等 利用修正的D-H模型推导了机器人的实际几何参数和工具位姿误差之间的关系;王一等采 用修正的D-H参数模型建立机器人相对位置精度的定位误差模型。 通过距离误差法即对机器人精度进行了检测,又可减少机器人坐标系和测量坐标 系转换而增加的误差,但是以上研究距离模型均使用几何的分析方法,需要技巧性较强;并 且补偿全部关节的运动学参数误差,在求解过程中所使用的误差参数矩阵会产生奇异值, 求解奇异值过程中义会失去运动学参数的部分信息。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术的目的是提供一种能避免出现奇异值,减少计算 误差的。 本专利技术所采用的技术方案是: ,包括以下步骤: A、建立机器人运动学模型,得到机器人的末端执行器坐标系相对于机器人的基坐 标系的坐标变换矩阵; B、对坐标变换矩阵进行机器人运动学参数误差选择分析计算,得到机器人各关节 的可辨识运动学参数; C、根据机器人各关节的可辨识运动学参数,计算得出补偿伪逆矩阵和机器人关节 误差参数模型; D、根据机器人末端执行器的指令距离、激光跟踪仪测量得到的实际距离、可辨识 运动学参数、补偿伪逆矩阵和机器人关节误差参数模型,计算得到参数误差计算模型; E、控制机器人进行多次运动,检测每次运动的机器人末端执行器的指令距离和激 光跟踪仪测量得到的实际距离; F、根据参数误差计算模型,对检测得到的每次运动的机器人末端执行器的指令距 离和激光跟踪仪测量得到的实际距离采用最小二乘法,得到机器人运动学参数误差; G、根据机器人运动学参数误差,计算出新的机器人运动学参数,对机器人进行补 偿。 作为所述的的进一步 改进,所述步骤B中对坐标变换矩阵进行机器人运动学参数误差选择分析计算,其具体为: 对坐标变换矩阵进行QR分解。 作为所述的的进一步 改进,所述步骤C包括: C1、根据机器人各关节的可辨识运动学参数,对任意一关节上对应的运动学参数 进行微分,得到对应该关节的位置变化矩阵; C2、根据对应该关节的位置变化矩阵,得出该关节运动学参数误差映射到机器人 的基坐标所产生的位置误差; C3、将该关节运动学参数误差映射到机器人的基坐标所产生的位置误差变换到机 器人末端执行器坐标,得到机器人末端执行器的微分误差变换矩阵; C4、根据机器人末端执行器的微分误差变换矩阵以及关节运动学参数误差映射到 机器人的基坐标所产生的位置误差,得出补偿伪逆矩阵和机器人关节误差参数模型。 作为所述的的进一步 改进,所述机器人运动学模型采用MDH运动学模型,所述机器人的末端执行器坐标系相对 于机器人的基坐标系的坐标变换矩阵通过MDH运动学模型参数表示。 作为所述的的进一步 改进,所述步骤D中参数误差计算模型为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于距离识别冗余运动学参数的机器人位置误差补偿方法,其特征在于:包括以下步骤:A、建立机器人运动学模型,得到机器人的末端执行器坐标系相对于机器人的基坐标系的坐标变换矩阵;B、对坐标变换矩阵进行机器人运动学参数误差选择分析计算,得到机器人各关节的可辨识运动学参数;C、根据机器人各关节的可辨识运动学参数,计算得出补偿伪逆矩阵和机器人关节误差参数模型;D、根据机器人末端执行器的指令距离、激光跟踪仪测量得到的实际距离、可辨识运动学参数、补偿伪逆矩阵和机器人关节误差参数模型,计算得到参数误差计算模型;E、控制机器人进行多次运动,检测每次运动的机器人末端执行器的指令距离和激光跟踪仪测量得到的实际距离;F、根据参数误差计算模型,对检测得到的每次运动的机器人末端执行器的指令距离和激光跟踪仪测量得到的实际距离采用最小二乘法,得到机器人运动学参数误差;G、根据机器人运动学参数误差,计算出新的机器人运动学参数,对机器人进行补偿。

【技术特征摘要】
1. 基于距离识别冗余运动学参数的机器人位置误差补偿方法,其特征在于:包括以下 步骤: A、 建立机器人运动学模型,得到机器人的末端执行器坐标系相对于机器人的基坐标系 的坐标变换矩阵; B、 对坐标变换矩阵进行机器人运动学参数误差选择分析计算,得到机器人各关节的可 辨识运动学参数; C、 根据机器人各关节的可辨识运动学参数,计算得出补偿伪逆矩阵和机器人关节误差 参数模型; D、 根据机器人末端执行器的指令距离、激光跟踪仪测量得到的实际距离、可辨识运动 学参数、补偿伪逆矩阵和机器人关节误差参数模型,计算得到参数误差计算模型; E、 控制机器人进行多次运动,检测每次运动的机器人末端执行器的指令距离和激光跟 踪仪测量得到的实际距离; F、 根据参数误差计算模型,对检测得到的每次运动的机器人末端执行器的指令距离和 激光跟踪仪测量得到的实际距离采用最小二乘法,得到机器人运动学参数误差; G、 根据机器人运动学参数误差,计算出新的机器人运动学参数,对机器人进行补偿。2. 根据权利要求1所述的基于距离识别冗余运动学参数的机器人位置误差补偿方法, 其特征在于:所述步骤B中对坐标变换矩阵进行机器人运动学参数误差选择分析计算,其 具体为: 对坐标变换矩阵进行QR分解。3. 根据权利要求1所述的基于距离识别冗余...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜亮
申请(专利权)人:广东产品质量监督检验研究院
类型:发明
国别省市:广东;44

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