一种六轴串联机器人D-H参数标定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种六轴串联机器人D

【技术实现步骤摘要】
一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法及系统


[0001]本专利技术涉及机器人参数标定
，特别涉及一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]六轴串联机器人的连杆长度a、连杆偏置d、连杆扭角α和轴的转角θ四个参数，六个轴共计24个参数，这些参数称之为六轴串联机器人的D
‑
H参数；D
‑
H参数在机器人设计时时确定的，但由于加工和装配的误差，D
‑
H参数会与理论值存在误差，降低了机器人的位姿精度。
[0004]专利技术人发现，现有的闭环标定方案中，大多采用平面约束或者距离约束来实现，能够避免高精度外部测量设备的使用，降低了标定成本，但是往往都需要进行较为复杂的算法运算，例如需要采用求解算法(例如粒子群算法)对目标函数进行求解以得到最优参数，降低了标定的效率。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法及系统，根据各激光距离传感器末端点位置对应的理论位置坐标与实际位置坐标的误差构建看线性方程，用于对机器人的运动学参数误差进行标定，避免了求解算法对目标函数的大规模运算，提高了六轴串联机器人的绝对定位精度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法。
[0008]一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法，激光距离传感器位于机器人的机械臂末端，第一坐标系构建于激光距离传感器上，第二坐标系构建于六轴串联机器人的本体上，包括以下过程：
[0009]获取多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个实际位置坐标；
[0010]根据第一坐标系与第二坐标系的齐次转换坐标，得到多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个理论位置坐标；
[0011]根据各激光距离传感器末端点位置对应的理论位置坐标与实际位置坐标的误差，构建线性方程，求解线性方程后，得到六轴串联机器人的D
‑
H参数的误差量，进而得到六轴串联机器人的D
‑
H参数标定结果。
[0012]作为本专利技术第一方面进一步的限定，第一位置敏感器件上构建有第三坐标系，第二位置敏感器件上构建有第四坐标系，获取多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个实际位置坐标，包括：
[0013]对任一激光距离传感器末端点位置，转换到第二坐标系中的第一转换过程为：
[0014]第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系和第四坐标系均为XYZ直角坐标系；
[0015]使得激光线打在第一位置敏感器件的第一位置坐标上，通过反射打到第二位置敏感器件的第二位置坐标上，第三位置坐标为第二位置坐标关于第三坐标系的OXY平面的对称点，进而得到第三位置坐标在第三坐标系中的坐标；
[0016]根据第一位置坐标、第三位置坐标在第三坐标系中的坐标以及激光距离传感器末端点到第一位置坐标的距离，得到激光距离传感器末端点在第一坐标系中的实际位置，结合第三坐标系与第二坐标系之间的齐次转换关系，得到此激光距离传感器末端点在第二坐标系中的实际位置坐标；
[0017]依次对各激光距离传感器末端点执行上述第一转换过程，得到激光距离传感器多个末端点位置转在第二坐标系中的多个实际位置坐标。
[0018]作为本专利技术第一方面更进一步的限定，第三坐标系与第二坐标系之间的齐次转换关系为已知量。
[0019]作为本专利技术第一方面进一步的限定，六轴串联机器人的末端构建有第五坐标系，第五坐标系为XYZ直角坐标系；
[0020]根据第五坐标系与第一坐标系的齐次转换关系以及第五坐标系与第二坐标系的齐次转换关系，得到第一坐标系与第二坐标系的齐次转换关系。
[0021]作为本专利技术第一方面进一步的限定，线性方程包括机器人的24个D
‑
H误差参数以及4个末端激光测距传感器安装误差参数。
[0022]作为本专利技术第一方面进一步的限定，激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的理论位置坐标为连杆长度、连杆偏置、连杆扭角和轴的转角的函数。
[0023]本专利技术第二方面提供了一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定系统。
[0024]一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定系统，激光距离传感器位于机器人的机械臂末端，第一坐标系构建于激光距离传感器上，第二坐标系构建于六轴串联机器人的本体上，包括以下过程：
[0025]实际坐标获取模块，被配置为：获取多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个实际位置坐标；
[0026]理论坐标获取模块，被配置为：根据第一坐标系与第二坐标系的齐次转换坐标，得到多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个理论位置坐标；
[0027]参数标定模块，被配置为：根据各激光距离传感器末端点位置对应的理论位置坐标与实际位置坐标的误差，构建线性方程，求解线性方程后，得到六轴串联机器人的D
‑
H参数的误差量，进而得到六轴串联机器人的D
‑
H参数标定结果。
[0028]作为本专利技术第二方面进一步的限定，实际坐标获取模块中，第一位置敏感器件上构建有第三坐标系，第二位置敏感器件上构建有第四坐标系，获取多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个实际位置坐标，包括：
[0029]对任一激光距离传感器末端点位置，转换到第二坐标系中的第一转换过程为：
[0030]第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系和第四坐标系均为XYZ直角坐标系；
[0031]使得激光线打在第一位置敏感器件的第一位置坐标上，通过反射打到第二位置敏感器件的第二位置坐标上，第三位置坐标为第二位置坐标关于第三坐标系的OXY平面的对称点，进而得到第三位置坐标在第三坐标系中的坐标；
[0032]根据第一位置坐标、第三位置坐标在第三坐标系中的坐标以及激光距离传感器末
端点到第一位置坐标的距离，得到激光距离传感器末端点在第一坐标系中的实际位置，结合第三坐标系与第二坐标系之间的齐次转换关系，得到此激光距离传感器末端点在第二坐标系中的实际位置坐标；
[0033]依次对各激光距离传感器末端点执行上述第一转换过程，得到激光距离传感器多个末端点位置转在第二坐标系中的多个实际位置坐标。
[0034]作为本专利技术第二方面更进一步的限定，第三坐标系与第二坐标系之间的齐次转换关系为已知量。
[0035]作为本专利技术第二方面进一步的限定，六轴串联机器人的末端构建有第五坐标系，第五坐标系为XYZ直角坐标系；
[0036]根据第五坐标系与第一坐标系的齐次转换关系以及第五坐标系与第二坐标系的齐次转换关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法，其特征在于，激光距离传感器位于机器人的机械臂末端，第一坐标系构建于激光距离传感器上，第二坐标系构建于六轴串联机器人的本体上，包括以下过程：获取多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个实际位置坐标；根据第一坐标系与第二坐标系的齐次转换坐标，得到多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个理论位置坐标；根据各激光距离传感器末端点位置对应的理论位置坐标与实际位置坐标的误差，构建线性方程，求解线性方程后，得到六轴串联机器人的D
‑
H参数的误差量，进而得到六轴串联机器人的D
‑
H参数标定结果。2.如权利要求1所述的六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法，其特征在于，第一位置敏感器件上构建有第三坐标系，第二位置敏感器件上构建有第四坐标系，获取多个激光距离传感器末端点位置在第二坐标系中的多个实际位置坐标，包括：对任一激光距离传感器末端点位置，转换到第二坐标系中的第一转换过程为：第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系和第四坐标系均为XYZ直角坐标系；使得激光线打在第一位置敏感器件的第一位置坐标上，通过反射打到第二位置敏感器件的第二位置坐标上，第三位置坐标为第二位置坐标关于第三坐标系的OXY平面的对称点，进而得到第三位置坐标在第三坐标系中的坐标；根据第一位置坐标、第三位置坐标在第三坐标系中的坐标以及激光距离传感器末端点到第一位置坐标的距离，得到激光距离传感器末端点在第一坐标系中的实际位置，结合第三坐标系与第二坐标系之间的齐次转换关系，得到此激光距离传感器末端点在第二坐标系中的实际位置坐标；依次对各激光距离传感器末端点执行上述第一转换过程，得到激光距离传感器多个末端点位置转在第二坐标系中的多个实际位置坐标。3.如权利要求2所述的六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法，其特征在于，第三坐标系与第二坐标系之间的齐次转换关系为已知量。4.如权利要求1所述的六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法，其特征在于，六轴串联机器人的末端构建有第五坐标系，第五坐标系为XYZ直角坐标系；根据第五坐标系与第一坐标系的齐次转换关系以及第五坐标系与第二坐标系的齐次转换关系，得到第一坐标系与第二坐标系的齐次转换关系。5.如权利要求1所述的六轴串联机器人D
‑
H参数标定方法，其特征在于，线性方程包括机器人的24个D
‑
H误差参数以及4个末端激光测距传感器安装误差参数。6.如权利要求1所述的六轴串联机器人D
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎智，靳津，于少冲，
申请(专利权)人：极限人工智能北京有限公司，
类型：发明
国别省市：