关节位姿的校准方法、系统及存储介质技术方案

本申请公开了一种关节位姿的校准方法、系统及存储介质，应用于码垛机器人，包括：采集码垛机器人的关节位姿，对关节位姿进行计算，得到若干个第一关节空间向量和若干个第一测量位姿；根据码垛机器人的结构得到运动学模型函数和第一校准参数，将第一关节空间向量输入到运动学模型函数，得到第一名义位姿；根据第一测量位姿和第一名义位姿计算得到第二名义位姿，对第一名义位姿和第二名义位姿进行计算，得到位置坐标误差。本申请的关节位姿的校准方法能够有效提高码垛机器人的控制精度。法能够有效提高码垛机器人的控制精度。法能够有效提高码垛机器人的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
关节位姿的校准方法、系统及存储介质


[0001]本申请涉及工业机器人
，尤其涉及一种关节位姿的校准方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]码垛机器人通过运用平行四边形机构，使得机器人末端中心点只在X、Y、Z方向移动，其具有运作灵活精准、稳定性高、作业效率高等优点。但由于现有的制造工艺的局限性，码垛机器人的运动控制过程中仍存在着误差，且大多码垛机器人并没有将这些误差因素纳入考虑范围内，影响了码垛机器人运动的控制精度。

技术实现思路

[0003]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种关节位姿的校准方法、系统及存储介质，能够有效提高码垛机器人的控制精度。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出如下技术方案：
[0005]本申请第一方面实施例提供了一种关节位姿的校准方法，应用于码垛机器人，包括：
[0006]采集所述码垛机器人的关节位姿，对所述关节位姿进行计算，得到若干个第一关节空间向量和若干个第一测量位姿；
[0007]根据所述码垛机器人的结构得到运动学模型函数和第一校准参数，将所述第一关节空间向量输入到所述运动学模型函数，得到第一名义位姿；
[0008]根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿计算得到第二名义位姿，对所述第一名义位姿和所述第二名义位姿进行计算，得到位置坐标误差；
[0009]根据所述第一校准参数计算得到所述第一校准参数对应的雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵和所述位置坐标误差计算得到目标校准参数；<br/>[0010]更新所述第一关节空间向量，重新将更新的所述第一关节空间向量输入到所述运动学模型函数，以更新所述目标校准参数，直至满足校准条件，其中，满足所述校准条件的目标校准参数用于校准所述码垛机器人的关节位姿。
[0011]根据本申请第一方面实施例的关节位姿的校准方法，至少具有如下有益效果：本申请的关节位姿的校准方法通过分析码垛机器人的结构组成，抽象出了码垛机器人各关节的旋转副的角度关系，并根据码垛机器人的结构得到运动学模型函数和第一校准参数，成功建立了码垛机器人的正解模型，确定了影响码垛机器人运动精度的重要参数，实现了码垛机器人的结构参数校准，有效提高了码垛机器人的控制精度。
[0012]根据本申请第一方面的一些实施例，所述根据所述码垛机器人的结构得到运动学模型函数和第一校准参数，包括：
[0013]根据所述码垛机器人的结构建立连杆坐标系；
[0014]根据所述连杆坐标系得到所述码垛机器人的连杆对应的DH参数和第一校准参数，
其中所述DH参数包括连杆参数、连杆扭角、连杆偏距和连杆关节角，所述第一校准参数包括连杆参数、减速比修正系数、零位修正系数和工具坐标；
[0015]根据所述DH参数和所述第一校准参数构建运动学模型函数。
[0016]根据本申请第一方面的一些实施例，所述根据所述DH参数和所述第一校准参数构建运动学模型函数，包括：
[0017]根据所述DH参数构建DH连杆转换矩阵；
[0018]根据所述DH连杆转换矩阵和所述工具坐标，计算得到所述码垛机器人末端的位姿矩阵；
[0019]从所述位姿矩阵中提取得到运动学模型函数。
[0020]根据本申请第一方面的一些实施例，所述根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿计算得到第二名义位姿，包括：
[0021]根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿，使用SVD方法计算得到位姿转换矩阵；
[0022]对所述位姿转换矩阵和所述第一测量位姿执行相乘操作，得到第二名义位姿。
[0023]根据本申请第一方面的一些实施例，所述根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿，使用SVD方法计算得到位姿转换矩阵，包括：
[0024]分别计算所述第一测量位姿构成的第一点集的重心和所述第一名义位姿构成的第二点集的重心；
[0025]对所述第一点集的重心和所述第二点集的重心执行重合操作，得到所述第一点集的重心相对于所述第二点集的重心的第一相对坐标点集，和所述第二点集的重心相对于所述第一点集的重心的第二相对坐标点集；
[0026]根据所述第一相对坐标点集和所述第二相对坐标点集构建协矩阵，对所述协矩阵进行SVD分解，根据分解后的协矩阵，计算得到位姿转换矩阵。
[0027]根据本申请第一方面的一些实施例，所述根据所述雅克比矩阵和所述位置坐标误差计算得到目标校准参数，包括：
[0028]根据所述雅克比矩阵、所述位置坐标误差和预设的更新系数，计算得到海森矩阵和误差向量；
[0029]根据所述海森矩阵和所述误差向量计算得到目标校准参数。
[0030]根据本申请第一方面的一些实施例，所述更新所述第一关节空间向量，包括以下之一：
[0031]当预设的初始更新次数等于第一更新阈值，更新所述第一关节空间向量；或者，
[0032]当所述初始更新次数大于所述第一更新阈值且小于第二更新阈值，且当前位置坐标误差的有效值小于上一位置坐标误差的有效值，对所述更新系数执行缩小操作后，更新所述第一关节空间向量；或者，
[0033]当所述初始更新次数大于所述第一更新阈值且小于所述第二更新阈值，且当前位置坐标误差的有效值大于上一位置坐标误差的有效值，对所述更新系数执行放大操作后，更新所述第一关节空间向量。
[0034]根据本申请第一方面的一些实施例，所述校准条件包括以下之一：
[0035]所述初始更新次数等于所述第二更新阈值；或者
[0036]所述初始更新次数大于所述第一更新阈值且小于所述第二更新阈值，且当前位置坐标误差的有效值对应上一位置坐标误差的有效值的差小于或等于第二向量阈值；或者，
[0037]所述初始更新次数大于所述第一更新阈值且小于所述第二更新阈值，且所述误差向量的模小于或等于第一向量阈值。
[0038]本申请第二方面实施例提供了一种关节位姿的校准系统，包括：
[0039]至少一个存储器；
[0040]至少一个处理器；
[0041]至少一个程序；
[0042]所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如本申请第一方面任一项实施例所述的关节位姿的校准方法。
[0043]本申请第三方面实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行信号，所述计算机可执行信号用于执行如本申请第一方面任一项实施例所述的关节位姿的校准方法。
[0044]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0045]本申请的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0046]图1为本申请一实施例提供的码垛机器人的结构示意图；
[0047]图2为本申请一实施例提供的码垛机器人的连杆坐标系的示意图；
[0048]图3为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种关节位姿的校准方法，应用于码垛机器人，其特征在于，包括：采集所述码垛机器人的关节位姿，对所述关节位姿进行计算，得到若干个第一关节空间向量和若干个第一测量位姿；根据所述码垛机器人的结构得到运动学模型函数和第一校准参数，将所述第一关节空间向量输入到所述运动学模型函数，得到第一名义位姿；根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿计算得到第二名义位姿，对所述第一名义位姿和所述第二名义位姿进行计算，得到位置坐标误差；根据所述第一校准参数计算得到所述第一校准参数对应的雅克比矩阵，根据所述雅克比矩阵和所述位置坐标误差计算得到目标校准参数；更新所述第一关节空间向量，重新将更新的所述第一关节空间向量输入到所述运动学模型函数，以更新所述目标校准参数，直至满足校准条件，其中，满足所述校准条件的目标校准参数用于校准所述码垛机器人的关节位姿。2.根据权利要求1所述的关节位姿的校准方法，其特征在于，所述根据所述码垛机器人的结构得到运动学模型函数和第一校准参数，包括：根据所述码垛机器人的结构建立连杆坐标系；根据所述连杆坐标系得到所述码垛机器人的连杆对应的DH参数和第一校准参数，其中所述DH参数包括连杆参数、连杆扭角、连杆偏距和连杆关节角，所述第一校准参数包括连杆参数、减速比修正系数、零位修正系数和工具坐标；根据所述DH参数和所述第一校准参数构建运动学模型函数。3.根据权利要求2所述的关节位姿的校准方法，其特征在于，所述根据所述DH参数和所述第一校准参数构建运动学模型函数，包括：根据所述DH参数构建DH连杆转换矩阵；根据所述DH连杆转换矩阵和所述工具坐标，计算得到所述码垛机器人末端的位姿矩阵；从所述位姿矩阵中提取得到运动学模型函数。4.根据权利要求1所述的关节位姿的校准方法，其特征在于，所述根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿计算得到第二名义位姿，包括：根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿，使用SVD方法计算得到位姿转换矩阵；对所述位姿转换矩阵和所述第一测量位姿执行相乘操作，得到第二名义位姿。5.根据权利要求4所述的关节位姿的校准方法，其特征在于，所述根据所述第一测量位姿和所述第一名义位姿，使用SVD方法计算得到位姿转换矩阵，包括：分别计算所述第一测量位姿构成的第一点集的重心和所述第一名义位...

【专利技术属性】
技术研发人员：田坤淼，谢双胜，郭鹏，杨思远，李家晖，
申请(专利权)人：伯朗特机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：