一种绳索驱动并联机器人的运动学参数误差标定方法技术

本发明专利技术公开了一种绳索驱动并联机器人运动学参数误差标定方法，包括：1、建立绳索驱动并联机器人运动学模型和绳索驱动并联机器人的运动学参数误差模型，2、利用优化算法对参数误差进行辨识，3、优化标定位姿测量装置的参考坐标系相对绳索驱动并联机器人的参考坐标系的位置关系，4、结合迭代优化算法联合标定运动学参数误差。本发明专利技术能够准确标定绳索驱动并联机器人的运动学参数误差，从而提高绳索驱动并联机器人的运动学精度。

A method to calibrate the kinematic parameters of a rope driven parallel robot

The invention discloses a wire driven parallel robot kinematics parameter error calibration method, including: 1, establish the kinematic parameter error model of wire driven parallel robot and kinematics model of wire driven parallel robot, 2, using optimization algorithm to identify the parameters of error, position 3, position measuring device optimization standard reference coordinates wire driven parallel robot reference coordinate system, 4, combined with the iterative optimization algorithm for joint kinematic calibration error. The invention can accurately calibrate the kinematic parameters error of the rope driven parallel robot, and thus improve the kinematic accuracy of the rope driven parallel robot.

【技术实现步骤摘要】
一种绳索驱动并联机器人的运动学参数误差标定方法
本专利技术涉及机器人运动学参数标定领域，具体涉及一种基于位姿测量的绳索驱动并联机器人运动学参数误差标定方法。
技术介绍
机器人机械结构在加工和装配过程中不可避免会产生一些结构参数误差，这些结构参数误差会导致机器人的运动学模型计算的结果产生误差。所以在机器人生产过程中，必须要对机器人的运动学参数误差进行标定。对于常用的标定工具有相机、激光干涉仪等位置和姿态测量装置，这些位姿测量装置可以测量机器人执行器末端动平台的位置和姿态。测量装置是以自身坐标系作为参考坐标系测量机器人末端执行器的位姿，所以在标定机器人运动学参数误差之前必须测量机器人参考坐标系和测量装置参考坐标系之间的相对位置关系。但是由于测量装置的参考测量位置和机器人结构之间存在误差，导致测量的相对位置关系与实际位置关系之间存在误差，使得最终标定的机器人运动学参数误差精度降低。工业生产过程中需要对很多机器人进行标定，传统方法需要对测量装置的位置关系进行手动标定，导致标定速度慢，标定过程繁琐，生产效率低下。所以亟需一种可以自动进行标定，并且具有较高精度的标定方法，以期能够提高生产效率，扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绳索驱动并联机器人的运动学参数误差标定方法，是应用于绳索驱动并联机器人的标定过程中，并在所述绳索驱动并联机器人一侧设置有位姿测量装置；其特征是，所述运动学参数误差标定方法是按照下步骤进行：步骤1、在所述位姿测量装置的测量工作范围内，建立所述绳索驱动并联机器人的参考坐标系Os，机器人末端动平台上的参考坐标系Op，位姿测量装置的参考坐标系Oc，并将所述位姿测量装置的参考坐标系Oc作为世界坐标系；步骤2、建立所述绳索驱动并联机器人的运动学模型；步骤2.1、对于为m绳索驱动装置输出的n自由度的绳索驱动并联机器人，所述末端动平台在所述绳索驱动并联机器人的参考坐标系Os中的理论位姿表示为Xs＝[Ps ...

【技术特征摘要】
1.一种绳索驱动并联机器人的运动学参数误差标定方法，是应用于绳索驱动并联机器人的标定过程中，并在所述绳索驱动并联机器人一侧设置有位姿测量装置；其特征是，所述运动学参数误差标定方法是按照下步骤进行：步骤1、在所述位姿测量装置的测量工作范围内，建立所述绳索驱动并联机器人的参考坐标系Os，机器人末端动平台上的参考坐标系Op，位姿测量装置的参考坐标系Oc，并将所述位姿测量装置的参考坐标系Oc作为世界坐标系；步骤2、建立所述绳索驱动并联机器人的运动学模型；步骤2.1、对于为m绳索驱动装置输出的n自由度的绳索驱动并联机器人，所述末端动平台在所述绳索驱动并联机器人的参考坐标系Os中的理论位姿表示为Xs＝[PsΦs]T，其中Ps表示所述末端动平台的位置，Φs表示所述末端动平台的姿态；令bi表示第i绳索驱动装置在所述机器人末端动平台上的参考坐标系Op上的位置，ai表示绳索输出点在所述机器人平台上的参考坐标系Os上的位置；i＝1…m；利用式(1)表示单个绳索驱动装置的闭链方程：li＝ai-Ps-Rsp(Φs)bi(1)式(1)中，li表示第i绳索驱动装置的绳索输出点到所述末端动平台的绳索连接点的绳索向量，Rsp表示所述机器人末端动平台上的参考坐标系Op到所述绳索驱动并联机器人的参考坐标系Os的旋转矩阵；步骤2.2、根据式(2)得到绳索驱动并联机器人的逆运动学方程：||li||2＝(ai-Ps-Rsp(Φs)bi)T(ai-Ps-Rsp(Φs)bi),i＝1,2,…,m(2)由式(2)得到所述绳索驱动并联机器人的绳索长度向量为l＝[||l1||2||l2||2…||li||2…||lm||2]T；步骤3、建立所述绳索驱动并联机器人的运动学参数误差模型；步骤3.1、令由机械加工和装配因素导致的机器人运动学误差参数表示为其中，bi表示所述第i绳索驱动装置在所述机器人末端动平台上的参考坐标系Op上的位置误差，ai表示所述的绳索输出点在所述机器人平台上的参考坐标系Os上的位置误差，表示电机编码器单位转动角度对应绳索的输出长度误差，则需要辨识的运动学参数误差共有7m个Cal＝[Cal1Cal2…Cali…Calm]T；步骤3.2、利用所述位姿测量装置测量N组末端动平台的位姿，并利用第j组测量的位姿求得如式(3)所示的电机编码器输出角度θi的误差式(3)中，{θm,j}表示用第j组测量的位姿求得的m个电机编码器反馈的实际转动角度，lj表示用第j组测量的位姿求得的绳索长度向量；步骤4、由式(3)得到如式(4)所示的优化目标方程：式(4)中，eθ表示所述N组末端动平台的位姿求得的m个电机编码器输出角度的误差方程，并有：采用最小二乘法对式(4)进行优化求解，得到如式(5)所示的运动学参数误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚伟伟，张飞，丛爽，张彬，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34