机械臂零点标定方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术提供一种机械臂零点标定方法、系统及介质，包括：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵T；在机器人末端安装工装，在固定位置放置一块标定板，用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触不同点位，并记录下对应的各轴关节角度θ

【技术实现步骤摘要】
机械臂零点标定方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及六自由度串联机器人
，具体地，涉及一种使用蚁群算法进行机械臂零点标定的方法，具体涉及一种机械臂零点标定方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]机械臂的精度被分为重复定位精度和绝对定位精度，重复定位精度是指机械臂多次到达同一个位置的精确度，而绝对定位精度是指机械臂到达空间中某一点的准确度。在大多数的工业应用中机械臂都是使用示教在线的方式，这种场景中就对机械臂的重复定位精度有着较高的要求，随着机器人应用范围的增加，更多场景应用中对机械臂的定位精度要求在逐渐提高，比如机械臂配合视觉使用时，机械臂需要根据视觉识别出来的位置进行定位，准确移动到目标位置。
[0003]因此为了提高机械臂的绝对定位精度，机械臂的零点标定就是其中一个重要环节，零点标定的作用是使各轴的理论零点位置与机械装置的实际零点位置重合，这样就可以保证算法的准确控制。常见的零点标定方法有通过将侧倾仪安装在机械臂上来进行零点校准的，这种方法能达到很高精度，但缺点是倾侧传感器价格昂贵。还有种常见的方式是通过定位销、键、刻度的方式来进行关节对齐，对齐位置即为零点，这种方法成本低，操作方便，但精度较差。
[0004]公开号为CN113211436B的专利技术专利，公开了一种基于遗传算法的六自由度串联机器人误差标定方法，包括：1)DH参数建模方法建立机器人实际模型；2)采用空间对点的方式，将机器人末端对齐到同一个点N次(N≥4)，记录N个点的关节轴数据；3)基于遗传算法建立误差模型寻找机器人零位误差的最优误差参数；4)通过穷举法优化零位误差参数；5)计算补偿零位误差参数后的TCP工具值。该相关专利中使用机械臂末端多次触碰同一个点，然后根据末端到达同一点的一致性误差为目标函数进行求解，且该专利使用遗传进行迭代求解。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种机械臂零点标定方法、系统及介质。
[0006]根据本专利技术提供的一种机械臂零点标定方法、系统及介质，所述方案如下：
[0007]第一方面，提供了一种机械臂零点标定方法，所述方法包括：
[0008]步骤S1：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵T；
[0009]步骤S2：在机器人末端安装工装，在固定位置放置一块上面有若干个等距离d的标定板，用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触不同点位，并记录下对应的各轴关节角度θ
i
,i∈[1,6]；
[0010]步骤S3：假设各个关节角的零点偏差值为Δθ
i
，将θ
i
的角度减去Δθ
i
就得到新的θ
′
i
,将Δθ
i
使用运动学正解得到工装顶尖的世界坐标系下点位{P1、P2…
P9}；
[0011]步骤S4：根据等距离的点位，设步骤S3得到的9个点两两之间距离为l
j
，j∈[1,8]，
建立目标方程；
[0012]步骤S5：使用蚁群算法对步骤S4的目标方程进行优化求解，计算出满足迭代条件的Δθ
i
值；
[0013]步骤S6：将机械臂回到初始零点位置，并根据步骤S5求得的Δθ
i
值作为补偿量得到最终准确的零点。
[0014]优选地，所述步骤S1包括：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵：
[0015][0016]式中，为机械臂相邻两关节坐标系间的传递矩阵，其表达式为：
[0017][0018]式中，θ
i
表示X
i
与X
i+1
的夹角，α
i
表示Z
i
与Z
i+1
的夹角，d
i
表示X
i
与X
i+1
的距离，a
i
表示杆件长度，为Z
i
与Z
i+1
的距离。
[0019]优选地，所述步骤S2包括：在机器人末端安装带顶尖的工装，在固定位置放置一块上面有若干个等距离d的标定板并保持标定板在标定过程中不动；
[0020]用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触标定板上的9个点位，并记录下9个点位对应的各轴关节角度θ
ij
,i∈[1,6],j∈[1,9]；其中，i表示机械臂的关节轴号，j表示点位数。
[0021]优选地，所述步骤S4包括：令步骤S3得到的9个点两两之间距离为l
k
，k∈[1,8]；
[0022]由于在标定板上的点两两间的实际距离为d，则以此建立目标方程为由于在标定板上的点两两间的实际距离为d，则以此建立目标方程为
[0023]第二方面，提供了一种机械臂零点标定系统，所述系统包括：
[0024]模块M1：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵T；
[0025]模块M2：在机器人末端安装工装，在固定位置放置一块上面有若干个等距离d的标定板，用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触不同点位，并记录下对应的各轴关节角度θ
i
,i∈[1,6]；
[0026]模块M3：假设各个关节角的零点偏差值为Δθ
i
，将θ
i
的角度减去Δθ
i
就得到新的θ
′
i
,将Δθ
i
使用运动学正解得到工装顶尖的世界坐标系下点位{P1、P2…
P9}；
[0027]模块M4：根据等距离的点位，设模块M3得到的9个点两两之间距离为l
j
，j∈[1,8]，建立目标方程；
[0028]模块M5：使用蚁群算法对模块M4的目标方程进行优化求解，计算出满足迭代条件的Δθ
i
值；
[0029]模块M6：将机械臂回到初始零点位置，并根据模块M5求得的Δθ
i
值作为补偿量得到最终准确的零点。
[0030]优选地，所述模块M1包括：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵：
[0031][0032]式中，为机械臂相邻两关节坐标系间的传递矩阵，其表达式为：
[0033][0034]式中，θ
i
表示X
i
与X
i+1
的夹角，α
i
表示Z
i
与Z
i+1
的夹角，d
i
表示X
i
与X
i+1
的距离，a
i
表示杆件长度，为Z
i
与Z
i+1
的距离。
[0035]优选地，所述模块M2包括：在机器人末端安装带顶尖的工装，在固定位置放置一块上面有若干个等距离d的标定板并保持标定板在标定过程中不动；
[0036]用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触标定板上的9个点位，并记录下9个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂零点标定方法，其特征在于，包括：步骤S1：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵T；步骤S2：在机器人末端安装工装，在固定位置放置一块上面有若干个等距离d的标定板，用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触不同点位，并记录下对应的各轴关节角度θ
i
,i∈[1,6]；步骤S3：假设各个关节角的零点偏差值为Δθ
i
，将θ
i
的角度减去Δθ
i
就得到新的θ
′
i
,将Δθ
i
使用运动学正解得到工装顶尖的世界坐标系下点位{P1、P2…
P9}；步骤S4：根据等距离的点位，设步骤S3得到的9个点两两之间距离为l
j
，j∈[1,8，建立目标方程；步骤S5：使用蚁群算法对步骤S4的目标方程进行优化求解，计算出满足迭代条件的Δθ
i
值；步骤S6：将机械臂回到初始零点位置，并根据步骤S5求得的Δθ
i
值作为补偿量得到最终准确的零点。2.根据权利要求1所述的机械臂零点标定方法，其特征在于，所述步骤S1包括：建立机器人DH参数模型，得到转换矩阵：式中，为机械臂相邻两关节坐标系间的传递矩阵，其表达式为：式中，θ
i
表示X
i
与X
i+1
的夹角，α
i
表示Z
i
与Z
i+1
的夹角，d
i
表示X
i
与X
i+1
的距离，a
i
表示杆件长度，为Z
i
与Z
i+1
的距离。3.根据权利要求1所述的机械臂零点标定方法，其特征在于，所述步骤S2包括：在机器人末端安装带顶尖的工装，在固定位置放置一块上面有若干个等距离d的标定板并保持标定板在标定过程中不动；用工装上的顶尖使用多个姿态分别接触标定板上的9个点位，并记录下9个点位对应的各轴关节角度θ
ij
,i∈[1,6],j∈[1,9]；其中，i表示机械臂的关节轴号，j表示点位数。4.根据权利要求1所述的机械臂零点标定方法，其特征在于，所述步骤S4包括：令步骤S3得到的9个点两两之间距离为l
k
，k∈[1,8]；由于在标定板上的点两两间的实际距离为d，则以此建立目标方程为由于在标定板上的点两两间的实际距离为d，则以此建立目标方程为5.一种机械臂零点标定系统，其特征在于，包括：模块M1：建立机器人DH参数模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴经纬，郭震，
申请(专利权)人：上海景吾酷租科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：