一种工业机器人的标定方法

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所属分类:AGV专利检索
摘要

本发明涉及一种工业机器人的标定方法,通过建立机器人末端执行器的坐标系相对于基坐标系的位姿变换矩阵,再通过该位姿变换矩阵建立末端执行器上激光跟踪仪的测头中心相对于基坐标系的位置坐标矢量p,对该位置坐标矢量p全微分后得到位置误差与结构参数误差、关节变量误差的线性关系,将实验数据代入线性关系,求得结构参数误差、关节变量误差的补偿值,最终获得准确的机器人末端执行器的坐标系相对于基坐标系的位姿变换矩阵,完成机器人的定位精度的标定,克服技术偏见,使得标定后的工业机器人能够满足各种不同的应用场合和不同的工作位置需求。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人的标定方法,具体的说是一种用以提高工业机器人的定位精度的标定方法。

一种工业机器人的标定方法

背景技术

机器人的重复定位精度是指:操作机器人运动达到某一示教点,机器人连杆位置传感器读取各连杆的关节变量的数据并存储,操作机器人返回该示教点时的位置精度,就是机器人的重复定位精度。现今机器人生产厂家在机器人出厂时都只给出了机器人的重复定位精度,该精度一般在0.05毫米至0.1毫米。

工业机器人在运动中的目标位姿一般都是通过笛卡尔坐标系确定的,机器人逆运动学研究的问题是,为了将机器人移动到工作空间中的一个从未示教过的点(计算点)所求出的相应的连杆的关节变量值。机器人通过求出的关节变量值运动到这个计算点的精度就是机器人的定位精度。由于加工、装配、调试等各方面的误差,造成机器人的定位精度相对重复定位精度较低, 一般在2毫米至3毫米范围。

然而,工业机器人在实际应用中,通常需要适应各种广泛的应用场合和各种不同的工作位置。现有的采用重复定位精度标定的工业机器人在其未示教过的点的定位精度往往不够高,不能适应实际需求。为了提高工业机器人的定位精度,必须对其进行相应的标定。

发明内容

本发明目的就是为了克服现有技术的不足而提供一种用以提高工业机器人的定位精度的标定方法。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案是: 一种工业机器人的标定方法,包括以下步骤:

(a)在笛卡尔坐标系下,利用修正的D-H运动学模型建立机器人的运动学模型,得出机器人的末端执行器的坐标系相对于基坐标系的位姿变换矩阵,该位姿变换矩阵与机器人各连杆的杆件结构参数",、a,、 a,及关节变量《相关;

(b) 所述的机器人的末端执行器上安装有激光跟踪仪,所述的激光跟踪仪具有测头中心,根据步骤(a)的位姿变换矩阵建立所述的测头中心相对于基坐标系在空间的位置坐标矢量p;

(c) 对测头中心在空间的位置坐标矢量;?进行全微分,从而建立测头中心位置误差Ap与结构参数误差AJ,、 A",、 Aa,及关节变量误差A《.之间的线性关系模型;

(d) 在不改变激光跟踪仪与机器人的末端执行器的相对姿态的情况下,移动机器人各个关节,即改变机器人的关节变量《,使得激光跟踪仪的测头中心处于多个不同的位姿,将激光跟踪仪所记录的实际位姿坐标;f与机器人控制器所计算的名义位姿坐标^相比较,得到该位姿的位置误差的数值A;?^y-

(e) 将步骤(d)中的各个不同位姿的关节变量《和柑对应的位置误差的数值A/7带入步骤(c)的线性关系模型中,利用最小二乘法得到结构参数误差A《、Afl,、 AA和关节变量误差A《.的补偿值,对步骤(b)中的测头中心在空间的位置坐标矢量p进行修正;

(f) 移动机器人各个关节使得激光跟踪仪的测头中心处于多个不同的位姿,将激光跟踪仪所记录的实际位姿坐标//与机器人控制器所计算的名义位姿

坐标Z相比较,得到该位姿的位置误差的数值A;?-;/'-将所有位置误差的

数值与定位精度所要求的数值进行比较,如果存在任一位置误差的数值不满足定位精度要求,返回步骤(d),如果所有位置误差的数值都满足定位精度要求,

则表明已经获得位置误差的满意值,最终获得各关节变量《.与机器人的末端执行器的坐标系在机器人坐标系下的准确映射关系,即机器人的真实位姿,完成机器人绝对定位精度的标定。

由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:该发明提出一种有效的对工业机器人进行定位精度标定方法,通过反复迭代可以使工业机器人的精度达到满意的效果,改变现有工业机器人只采用重复定位精度标定的现状,使得定位精度标定后的工业机器人能够适应更广泛的应用场合和各种不同的工作位置。

附图说明

图1为连杆坐标系的设定原理图;

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