一种串联型伺服机构几何参数优化标定方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开一种串联型伺服机构几何参数优化标定方法和系统，包括：S10、根据串联型伺服机构的几何参数的名义值，建立串联型伺服机构的名义运动学模型；S20、根据选定的误差测量方法和所述名义运动学模型建立串联机构的几何参数误差辨识模型，确定待辨识的误差参数；S30、在串联机构各旋转轴运动范围内，确定各轴的采样点，进而确定待测位形集合；S40、利用观测判据和位形优化算法在待测位形集合中选出优化标定位形；S50、利用最优标定位形完成误差测量，并利用参数辨识方法计算得到误差参数。

【技术实现步骤摘要】
一种串联型伺服机构几何参数优化标定方法和系统
本专利技术涉及运动学标定领域，更具体地，涉及一种串联型伺服机构几何参数优化标定方法、系统、存储介质和计算机设备。
技术介绍
串联型伺服机构的具有操作灵活且可移动性较强的优点，在机器人、天线指向机构、多轴伺服转台系统中广泛应用。由于串联机构特殊的结构形式带来的不可避免的几何参数误差，其绝对定位精度会比较差，对于某些对绝对精度要求较高的应用场景，难以直接应用，需要进行运动学标定。串联型伺服机构的运动学标定是几何参数辨识及补偿的过程，几何参数辨识的精度决定了标定的精度。通常的几何参数辨识方法需要在被测串联型伺服机构的工作空间中随机选定一组串联机构的位形作为标定位形集合。不同的串联机构的结构形式，标定位形的选择对几何参数辨识结果有明显的影响。如果选择的标定位形的数量较少，就有可能造成对某些几何参数的辨识结果不准确，从而影响整个机构的标定精度。而如果选择的标定位形的数量较多，将会大大增加标定实验以及数据处理的工作量，而且不一定能提高参数辨识的精度。同时，参数辨识过程中，对于测量噪声的抑制效果也与标定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联型伺服机构几何参数优化标定方法，其特征在于，包括：/nS10、根据串联型伺服机构的几何参数的名义值，建立串联型伺服机构的名义运动学模型；/nS20、根据选定的误差测量方法和所述名义运动学模型建立串联机构的几何参数误差辨识模型，确定待辨识的误差参数；/nS30、在串联机构各旋转轴运动范围内，确定各轴的采样点，进而确定待测位形集合；/nS40、利用观测判据和位形优化算法在待测位形集合中选出优化标定位形；/nS50、利用最优标定位形完成误差测量，并利用参数辨识方法计算得到误差参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种串联型伺服机构几何参数优化标定方法，其特征在于，包括：
S10、根据串联型伺服机构的几何参数的名义值，建立串联型伺服机构的名义运动学模型；
S20、根据选定的误差测量方法和所述名义运动学模型建立串联机构的几何参数误差辨识模型，确定待辨识的误差参数；
S30、在串联机构各旋转轴运动范围内，确定各轴的采样点，进而确定待测位形集合；
S40、利用观测判据和位形优化算法在待测位形集合中选出优化标定位形；
S50、利用最优标定位形完成误差测量，并利用参数辨识方法计算得到误差参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S10中对串联机构建立的名义运动学模型具有如下形式：



其中，Tn是串联机构末端名义位姿，是串联机构上M个待辨识的几何参数名义值构成的列向量，是串联机构s个自由度的旋转轴的角度控制量，是用于描述串联机构运动学的非线性泛函。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用可测量的位姿向量p重新表示串联机构末端位姿T，建立的串联机构的几何参数误差辨识模型具有如下形式：



其中，dp表示串联机构末端位姿的微分，标定模型将dp表示为几何参数偏差的线性组合的形式，进而对某个位形i，有



其中，Δpi表示串联机构末端位姿误差；是在当前位形下，串联机构的几何参数误差传递矩阵；Δφ＝[Δφ1,Δφ2,…,ΔφM]T是串联机构的各个几何参数的误差构成的列向量。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S30包括
在串联机构的每个自由度的旋转轴的角度范围内，按平均分布的方法选择k个采样点，于是s个自由度最多可以生成ks个待测位形，构成待测位形集合{S}。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S40包括
S401、从待测位形集合{S}中随机选择N个初始标定位形，构成初始标定位形集合{C0}；
S402、分别计算{C0}中N个初始标定的误差传递矩阵将这N个初始标定位形几何参数误差传递矩阵按行分块排列得到参数辨识矩阵并计算观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高景一，王哲，耿金鹏，谭军，张慧，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11