一种机器人的标定方法及相关装置制造方法及图纸

本申请公开了一种机器人的标定方法及相关装置，针对当前机器人运动学标定模型中存在的奇异性、参数冗余现象，采用指数积(POE)公式描述机器人正向运动学，从而获得正向运动学方程，进而对其取微分建立线性误差模型，并通过最小化处理消除冗余参数，最终获得运动学标定方程。能够有效提高机器人的绝对定位精度，且实现了机器人的在线自动标定，提升了标定方法的自动化程度。进一步地，通过POE公式的最小模型与二维码定位的机器人运动学标定方法，采用最小二乘法对标定方程进行参数辨识，有效避免了传统模型迭代过程中归一化、正交化的操作。从而解决了现有技术标定自动化程度低且定位精度较低的问题。精度较低的问题。精度较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人的标定方法及相关装置


[0001]本申请涉及机器人
，尤其涉及一种机器人的标定方法及相关装置。

技术介绍

[0002]随着电力基建的快速发展，机器人在其中发挥着越来越重要的作用。在电力基建施工方面，已经踊跃出一定规模的施工机器人进行生产运营。而由于电力设备重量和体型大，安装施工空间小，以及变电站内环境比较复杂等因素，使得对于电力设备安装机器人的定位要求较高。
[0003]当前机器人运动学标定模型多采用D
‑
H模型，该标定模型存在奇异性、参数冗余现象；而且在辅助施工机器人的往复运输工作中，随着时间和机器人结构发生的细微变化会带来一定的误差，会造成机器人定位不准确，机器人的工作空间不确定；使得现有方法无法满足电力设备安装机器人的定位精度的要求，进一步地，现有的标定方法中测量系统难以实现在线自动标定的难题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种机器人的标定方法及相关装置，用于解决现有技术标定自动化程度低且定位精度较低的问题。
[0005]有鉴于此，本申请第一方面提供了一种机器人的标定方法，所述方法包括：
[0006]采用指数积公式描述待标定机器人的正向运动学，从而建立待标定机器人的正向运动学模型；
[0007]选取基坐标系作为参考坐标系，在基坐标系中描述待标定机器人的末端位姿误差，从而建立所述正向运动学模型的线性误差模型；
[0008]对所述线性误差模型的参数进行最小化处理，得到理想线性误差模型，从而整理得到运动学标定方程。r/>[0009]可选地，所述对所述线性误差模型的参数进行最小化处理，得到理想线性误差模型，从而整理得到运动学标定方程，之后还包括：
[0010]S01、根据待标定机器人的标准尺规图，建立待标定机器人的旋量模型，在基于视觉测量的标定系统下随机生成若干个末端位姿测量值，根据所述旋量模型生成待标定机器人的运动学参数理论值，并预设实际值；
[0011]S02、根据待标定机器人的运动学参数实际值和所述末端位姿测量值，计算关节角度，根据所述运动学参数理论值和所述关节角度计算末端位姿理论值；
[0012]S03、基于所述末端位姿理论值，通过所述运动学标定方程计算运动学参数误差，并更新运动学参数后重复步骤S01
‑
S03，直至达到预设迭代次数，完成标定仿真。
[0013]可选地，所述正向运动学模型，具体为：
[0014][0015]其中，
[0016][0017][0018]式中，w为关节轴线在基坐标系S的单位方向向量，p为关节轴线上任意一点在基坐标系中的位置，是w的反对称矩阵，R∈SO(3)是一个特殊的正交矩阵，并且b∈R3，T为工具坐标系，g
st
(0)为初始变换矩阵。
[0019]可选地，所述线性误差模型，具体为：
[0020][0021]式中，f为所述正向运动学模型。
[0022]本申请第二方面提供一种机器人的标定系统，所述系统包括：
[0023]第一建立单元，用于采用指数积公式描述待标定机器人的正向运动学，从而建立待标定机器人的正向运动学模型；
[0024]第二建立单元，用于选取基坐标系作为参考坐标系，在基坐标系中描述待标定机器人的末端位姿误差，从而建立所述正向运动学模型的线性误差模型；
[0025]最小化单元，用于对所述线性误差模型的参数进行最小化处理，得到理想线性误差模型，从而整理得到运动学标定方程。
[0026]可选地，还包括，仿真单元；所述仿真单元，具体包括：
[0027]获取单元，用于根据待标定机器人的标准尺规图，建立待标定机器人的旋量模型，在基于视觉测量的标定系统下随机生成若干个末端位姿测量值，根据所述旋量模型生成待标定机器人的运动学参数理论值，并预设实际值；
[0028]第一计算单元、根据待标定机器人的运动学参数实际值和所述末端位姿测量值，计算关节角度，根据所述运动学参数理论值和所述关节角度计算末端位姿理论值；
[0029]第二计算单元，用于基于所述末端位姿理论值，通过所述运动学标定方程计算运动学参数误差，并更新运动学参数后触发所述获取单元，直至达到预设迭代次数，完成标定仿真。
[0030]可选地，所述正向运动学模型，具体为：
[0031][0032]其中，
[0033][0034][0035]式中，w为关节轴线在基坐标系S的单位方向向量，p为关节轴线上任意一点在基坐标系中的位置，是w的反对称矩阵，R∈SO(3)是一个特殊的正交矩阵，并且b∈R3，T为工具坐标系，g
st
(0)为初始变换矩阵。
[0036]可选地，所述线性误差模型，具体为：
[0037][0038]式中，f为所述正向运动学模型。
[0039]本申请第三方面提供一种机器人的标定设备，所述设备包括处理器以及存储器：
[0040]所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0041]所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的机器人的标定方法的步骤。
[0042]本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的机器人的标定方法。
[0043]从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
[0044]本申请提供了一种机器人的标定方法，包括：采用指数积公式描述待标定机器人的正向运动学，从而建立待标定机器人的正向运动学模型；选取基坐标系作为参考坐标系，在基坐标系中描述待标定机器人的末端位姿误差，从而建立正向运动学模型的线性误差模型；对线性误差模型的参数进行最小化处理，得到理想线性误差模型，从而整理得到运动学标定方程。
[0045]与现有技术相比，本申请的机器人的标定方法，针对当前机器人运动学标定模型中存在的奇异性、参数冗余现象,采用指数积(POE)公式描述机器人正向运动学,从而获得正向运动学方程,进而对其取微分建立线性误差模型,并通过最小化处理消除冗余参数,最终获得运动学标定方程。能够有效提高机器人的绝对定位精度，且实现了机器人的在线自动标定，提升了标定方法的自动化程度。进一步地，通过POE公式的最小模型与二维码定位的机器人运动学标定方法。采用最小二乘法对标定方程进行参数辨识,有效避免了传统模型迭代过程中归一化、正交化的操作,分别进行基于位姿测量与基于位置测量的运动学标定仿真。从而解决了现有技术标定自动化程度低且定位精度较低的问题。
附图说明
[0046]图1为本申请实施例中提供的一种机器人的标定方法的流程示意图；
[0047]图2为本申请实施例中提供的一种机器人的标定系统的结构示意图。
具体实施方式
[0048]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人的标定方法，其特征在于，包括：采用指数积公式描述待标定机器人的正向运动学，从而建立待标定机器人的正向运动学模型；选取基坐标系作为参考坐标系，在基坐标系中描述待标定机器人的末端位姿误差，从而建立所述正向运动学模型的线性误差模型；对所述线性误差模型的参数进行最小化处理，得到理想线性误差模型，从而整理得到运动学标定方程。2.根据权利要求1所述的机器人的标定方法，其特征在于，所述对所述线性误差模型的参数进行最小化处理，得到理想线性误差模型，从而整理得到运动学标定方程，之后还包括：S01、根据待标定机器人的标准尺规图，建立待标定机器人的旋量模型，在基于视觉测量的标定系统下随机生成若干个末端位姿测量值，根据所述旋量模型生成待标定机器人的运动学参数理论值，并预设实际值；S02、根据待标定机器人的运动学参数实际值和所述末端位姿测量值，计算关节角度，根据所述运动学参数理论值和所述关节角度计算末端位姿理论值；S03、基于所述末端位姿理论值，通过所述运动学标定方程计算运动学参数误差，并更新运动学参数后重复步骤S01
‑
S03，直至达到预设迭代次数，完成标定仿真。3.根据权利要求1所述的机器人的标定方法，其特征在于，所述正向运动学模型，具体为：其中，其中，其中，式中，w为关节轴线在基坐标系S的单位方向向量，p为关节轴线上任意一点在基坐标系中的位置，是w的反对称矩阵，R∈SO(3)是一个特殊的正交矩阵，并且b∈R3，T为工具坐标系，g
st
(0)为初始变换矩阵。4.根据权利要求3所述的机器人的标定方法，其特征在于，所述线性误差模型，具体为：式中，f为所述正向运动学模型。5.一种机器人的标定系统，其特征在于，包括：第一建立单元，用于采用指数积公式描述待标定机器人的正向运动学，从而建立待标
定机器人的正向运动学模型；第二建立单元，用于选取基坐标系作为参考坐标系，在基坐标系中描...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖伟文，汤永联，苏波，宋丽敏，谢志梅，侯昌明，刘乃桓，王建锋，李毅东，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：