一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法技术

本发明专利技术提出一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法，属于机器人自动化装配技术领域。该方法在机器人直线轴末端放置靶球并在机器人空间内设置若干标志点，控制机器人将靶球运动到每个标志点，得到每个标志点在机器人坐标系下名义位置作为训练集的输入值；对每个标志点的实际位置进行测量，比较每个标志点名义位置与实际位置的差值作为该标志点的空间定位误差作为训练集的输出值；使用高斯过程回归模型进行训练，得到训练完毕高斯误差模型；利用高斯误差模型对机器人的空间定位误差进行补偿，得到补偿后的机器人运动学参数。本发明专利技术测量过程简单方便，可获得高精度的测量结果，从而实现对自动制孔系统运动误差的高精度实时在线补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法
本专利技术提出一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法，属于机器人自动化装配

技术介绍
随着科学技术的发展，机器人已经渗透到了人类生活的方方面面，尤其在作为劳力替代人类在高强度高重复性的工作中受到了广泛的运用。机器人系统结构复杂，工业生产中的机器人都具有6以上自由度，直线轴行程大，复杂多变的工作环境会导致其误差特性发生改变，对直线轴的运动引入较大的误差。为此，需要对机器人直线轴的误差进行标定与实时在线补偿。自动制孔系统的直线轴结构与机床的直线轴类似，其运动误差标定与补偿可参考机床直线轴的标定与补偿方法。现有的直线轴的单项误差直接测量法需要对具有XYZ三个直线轴的机床/机器人产生的21项误差分别进行单独的测量，这些误差的测量一般用激光干涉仪来进行。激光干涉仪利用激光干涉测距的工作原理，可以对相对位移进行高精度的测量，其加装相应的光学镜附件后可以对运动轴的线性度、直线度、垂直度等进行测量，具有很高的测量精度。但是对有多个运动轴的机床进行测量时，激光干涉仪需要转移不同的站位以完成所有单项误差的测量，而在每个站位的测量前都需要大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在待进行误差补偿的机器人直线轴末端固定一个靶球基座，将靶球放在靶球基座上；在机器人空间内设置N个标志点，N大于20，控制机器人将直线轴末端靶球基座上的靶球运动到每个标志点的位置，并读取靶球在每个标志点时对应机器人坐标系下的坐标值，得到每个标志点在机器人坐标系下的名义位置；(2)将激光跟踪仪加入步骤(1)的机器人工作空间中，完成激光跟踪仪坐标系与机器人坐标系的配准；利用激光跟踪仪对机器人工作空间中步骤(1)设置的每个标志点的实际位置进行测量，然后比较每个标志点名义位置与实际位置的差值作为该标志点对应的空间定...

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在待进行误差补偿的机器人直线轴末端固定一个靶球基座，将靶球放在靶球基座上；在机器人空间内设置N个标志点，N大于20，控制机器人将直线轴末端靶球基座上的靶球运动到每个标志点的位置，并读取靶球在每个标志点时对应机器人坐标系下的坐标值，得到每个标志点在机器人坐标系下的名义位置；(2)将激光跟踪仪加入步骤(1)的机器人工作空间中，完成激光跟踪仪坐标系与机器人坐标系的配准；利用激光跟踪仪对机器人工作空间中步骤(1)设置的每个标志点的实际位置进行测量，然后比较每个标志点名义位置与实际位置的差值作为该标志点对应的空间定位误差；(3)将步骤(1)得到的每个标志点在机器人坐标系下的名义位置作为训练集的输入值，将步骤(2)得到的该标志点对应的空间定位误差作为训练集的输出值，使用高斯过程回归模型进行训练，得到训练完毕高斯误差模型；具体步骤如下：(3-1)将所有标志点的名义位置的集合记为PM，作为训练集的输入集合；将所有标志点对应的空间定位误差集合记为Vr，作为训练集的输出集合；(3-2)计算使得下述方程组的最小的PM和Vr的联合参数集得到训练完毕的高斯误差模型；计算表达式如下：其中，其中，是方差尺度，i为方差对角阵的行数或者列数，行数等于列数，i的最小值为0，最大值为标志点的个数；是信号方差，是误差对输入PM和输出Vr的综合影响；I...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐静，陈恳，包佳立，万安，吴丹，宋立滨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11