一种机械臂运动学参数标定方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113618738A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110968698.6(22)申请日2021.08.23(71)申请人上海大学地址201900上海市宝山区上大路99号(72)发明人李育文刘颖庄正浩(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人王爱涛(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)权利要求书3页说明书15页附图4页(54)发明名称一种机械臂运动学参数标定方法及系统(57)摘要本发明公开了一种机械臂运动学参数标定方法及系统，该方法包括：初始化标定装置以确定位移传感器的零位；所述标定装置是由六个位移传感器按照3‑2‑1六点定位方式组装的；确定被测量块坐标系相对于标定装置坐标系的位姿；被测量块为安装在待标定的机械臂末端上的量块；基于位姿、第一定位偏差、第二定位偏差以及第三实际位姿，确定标定系统的运动学误差模型；获取测量数据；基于标定系统的运动学误差模型和所述测量数据，对机械臂运动学参数进行标定。本发明能够达到通用性好、低成本、高效率、可操作强的目的。CN113618738ACN113618738A权利要求书1/3页1.一种机械臂运动学参数标定方法，其特征在于，包括：初始化标定装置，以确定位移传感器的零点位置，并根据所述零点位置，准确获得后续标定过程中位移传感器的安装位置与被测量块的被测平面的距离；所述标定装置是由六个位移传感器按照3‑2‑1六点定位方式组装的；所述被测量块为安装在待标定的机械臂末端上的量块；确定被测量块坐标系相对于所述标定装置坐标系的位姿；所述被测量块坐标系是在所述被测量块移至所述标定装置的测量范围后确定的；基于所述被测量块坐标系相对于所述标定装置坐标系的位姿、第一定位偏差、第二定位偏差以及第三定位偏差，确定标定系统的运动学误差模型；所述标定系统为闭环系统；所述第一定位偏差为第一名义位姿与第一实际位姿之间的偏差；所述第一名义位姿为被测量块坐标系相对于机械臂末端坐标系的名义位姿，所述第一实际位姿为所述被测量块坐标系相对于机械臂末端坐标系的实际位姿；所述第二定位偏差为第二名义位姿与第二实际位姿之间的偏差，所述第二名义位姿为机械臂机座坐标系相对于标定装置坐标系的名义位姿，所述第二实际位姿为机械臂机座坐标系相对于标定装置坐标系的实际位姿；所述第三定位偏差为第三名义位姿与第三实际位姿之间的偏差；所述第三名义位姿为机械臂末端坐标系相对于机械臂机座坐标系的名义位姿；所述第三实际位姿为机械臂末端坐标系相对于机械臂机座坐标系的实际位姿；所述机械臂末端为待标定的机械臂末端，所述机械臂机座为待标定的机械臂机座；获取测量数据；所述测量数据包括多组位移传感器采集的测量值以及每组所述测量值对应的待标定的机械臂的关节角度；基于所述标定系统的运动学误差模型和所述测量数据，对机械臂运动学参数进行标定。2.根据权利要求1所述的一种机械臂运动学参数标定方法，其特征在于，所述初始化标定装置，以确定标定装置坐标系，具体包括：将标定量块通过机械连接方式安装至所述标定装置上，并根据机械结构的几何尺寸，确定标定量块相对于标定装置的位姿关系，以及位移传感器安装位置到达被测平面的距离，并设置当前位移传感器的测量值为零，进而可以准确获得后续标定过程中位移传感器的安装位置与被测平面的距离；所述标定量块为与所述被测量块相同规格的量块。3.根据权利要求1所述的一种机械臂运动学参数标定方法，其特征在于，所述确定被测量块坐标系相对于所述标定装置坐标系的位姿，具体包括：构建被测量块坐标系；基于所述标定装置坐标系上的位移传感器的安装位置和测量方向，确定每个位移传感器基于所述标定装置坐标系下的空间直线方程；基于所述标定装置坐标系和所述被测量块坐标系，确定所述被测量块的被测平面方程；所述被测平面为所述被测量块所在平面；基于所述空间直线方程和所述位移传感器的测量值，确定每个所述位移传感器的安装位置与所述被测平面之间的测量距离；基于所述被测平面方程和所述测量距离，确定被测量块坐标系相对于所述标定装置坐标系的位姿。2CN113618738A权利要求书2/3页4.根据权利要求3所述的一种机械臂运动学参数标定方法，其特征在于，所述基于所述标定装置坐标系和所述被测量块坐标系，确定所述被测量块的被测平面方程，具体包括：基于所述被测量块坐标系，确定被测平面的法向向量以及过所述被测平面上任意一点的位置矢量；将所述法向向量与所述位置矢量均转化到所述标定装置坐标系下，确定所述被测量块的被测平面方程。5.根据权利要求1所述的一种机械臂运动学参数标定方法，其特征在于，所述基于所述标定系统的运动学误差模型和所述测量数据，对机械臂运动学参数进行标定，具体包括：基于所述标定系统的运动