一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法
一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业机器人技术领域，涉及一种基于拉线编码器的工业机器人标定算 法。
【背景技术】
[0002] 随着机器人在各个行业的广泛运用，业界对工业机器人的重复定位精度与绝对定 位精度提出了更高的要求。这种需求在航空航天领域显得尤为突出。
[0003] 在一架大型飞机上，大约有150~200万个连接件，连接孔的位置精度，表面质量 对于孔的加工精度影响较大。在飞机发展的早期过程，这些孔位都是由人工进行钻铆的。然 而随着数字化技术的发展，通过离线编程进行孔位的钻铆可以大大提高飞机装配的效率。 离线编程对机器人的绝对定位精度有着非常高的要求。
[0004] 由于众多误差源的影响，刚装配完的机器人的绝对定位精度并不能满足离线编程 运用的要求。
[0005] 但是现阶段机器人的重复定位精度可以达到很高的精度。Staubli公司生产的R12 机器人的重复定位精度可以达到tOS^^Mooring B的研宄为机器人标定技术奠定了理 论基础。其研宄表明对重复定位精度高的机器人，可以通过标定方法来提高机器人的绝对 定位精度。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于拉线编码器的工业 机器人标定算法，针对运用广泛的工业机器人，给出提高其绝对定位精度的算法，该算法精 度高，收敛速度快，并且易于实现，操作方便。
[0007] 其技术方案如下：
[0008] 一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，包括以下步骤：
[0009] 第一步：根据机器人的关节构型建立机器人的运动学模型；
[0010] 第二步：结合机器人的运动学模型与拉线编码器的结构计算机器人的误差模型；
[0011] 第三步：以使机器人结构误差充分影响末端执行器的原则对机器人进行示教；
[0012] 第四步：根据示教程序的指令让机器人运动到指定位置，并获取机器人在不同位 置时距拉线编码器的距离；
[0013] 第五步：根据获取到的测量数据与机器人末端位置数据计算出拉线编码器的基准 位置；
[0014] 第六步：利用计算出的基准位置与建立的误差模型对机器人的结构参数进行标 定；
[0015] 第七步：根据标定过程得到的结构误差校正机器人的结构参数；
[0016] 第八步：重复步骤五-七，直到精度满足要求。
[0017] 优选地，步骤三对机器人进行示教时应该遵循以下原则：
[0018] 机器人应该尽可能运动到其工作空间的外围包络，同时需要保证每个轴在其结构 极限范围内具有较大的运动行程；不仅仅要使机器人到达的位置多样，而且还要保证机器 人的末端执行器具有各种不同的姿态。这样可以使机器人的结构误差对机器人绝对精度的 影响达到最大，提尚机器人的标定精度。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供于机器人厂家对机器人的结构 参数进行校准，以提高机器人的绝对定位精度。同时也可以在中小企业得到广泛运用，补偿 机器人结构因长期工作而造成的损耗，为机器人长时间高可靠性工作提供质量保障。涉及 用于工业机器人在各个行业的运用，如飞机装配孔、弧焊、点焊、喷溱等，该算法精度高，收 敛速度快，并且易于实现，操作方便。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明所涉及的机器人标定系统；
[0021] 图2是本发明所涉及机器人标定系统的测量部分；
[0022] 图3是本发明所涉及的连接工具；
[0023] 图1中：1是机器人控制器，2是待标定的机器人，3是连接杆，4是拉线编码器，5是 数据采集卡，6是计算机。
[0024] 图2中：7是拉线编码器，8是动滑轮的主转动轴，9是动滑轮，10是定滑轮，11是 与拉线编码器匹配的底座。
[0025] 图3中：12是连接头，13是固定杆，14是旋转轴I，15是旋转轴II，16是连接槽。
[0026] 图4是基于拉线编码器的工业机器人标定算法流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0028] 如图1所示。基于拉线编码器的工业机器人标定算法中，标定系统由机器人控制 器1，待标定的机器人2,连接杆3,拉线编码器4,数据采集卡5和计算机6组成。其基本过 程待标定的工业机器人1安装在车间的某一固定位置上，它的坐标系与大地坐标系关联， 机器人的末端法兰安装有与拉线编码器匹配的连接杆3,拉线编码器4尽量放置在机器人 工作范围内的中间，在这一原则下，拉线编码器4的位置可以任意，待标定的机器人2在机 器人控制器1的驱动下运动到空间各个不同的位置，装有标定软件的计算机6通过数据采 集卡5获得测量数据，最终计算得到标定数据。
[0029] 如图2所示，拉线编码器7固定在基座11上，拉线编码器7的末端通过定滑轮10 与动滑轮9与图1的连接杆3固联，动滑轮9可以绕动滑轮的主转动轴8旋转，它可以保证 拉线编码器在测量过程中有一个始终不变的基准点，该点为动滑轮9与动滑轮的主转动轴 8轴线的切点。
[0030] 如图3所示，连接头12与固定杆13固联，固定杆13通过螺栓与机器人2的末端法 兰连接，连接头12可以绕两个相互正交并且相交于一个点的轴线旋转，该结构可以保证机 器人2的工具中心点与末端法兰的相对位置保持不变，连接槽12与拉线编码器末端连接。
[0031] 该算法的关键就是将测量的拉线编码器当作机器人误差传递的一部分，其坐标在 机器人的基座坐标系中定义，并可由算法计算得到，记为基准点PtI(X，y, z)。
[0032] 对机器人标定前，首先对机器人进行示教，示教的目的是使机器人尽量在其工作 范围内的包络空间运动，确保机器人的结构误差对机器人绝对定位精度影响最大。需要机 器人按照指令运动规定位置。通过拉线编码器对每个运动点位置进行测量。
[0033] 在具体的标定过程中，需要机器人按照示教好的程序运动到指定位置，记机器人 运动到每个指定位置其实际的坐标为Pi (Xi，yi，Zi)。通过拉线编码器对每个运动点位置进 行测量，那么通过拉线编码器测量获得的就是Pjl」基准点P 〇 (X，y，Z)的长度Im (0, i)，该长 度由下式定义：
[0034]
(1)
[0035] 本发明提出根据这些测量数据计算出基准点PtlOc, y，z)的预估值。
[0036] 将上式展开，将相临两个运动点的方程相减可以建立最小二乘优化模型。
[0037] 第i+Ι个方程与第i个方程相减可以得到：
[0038] Iixi -x;+1 )x + 2{yt -yi+l)y + 2(zt -zi+l)z = l'u (0,i +1) -I^i (0,z) + |i^| -|i^+11 (2)
[0039] 其中 IPi I2= x J+yJ+Zi2
[0040] 不妨假设标定过程中采集到了 m个长度数据。可以定义以下变量：
[0041] [0042]
[0043] 根据最小二乘法可得
[0044] AhA λ = AHb (3)
[0045] 通过上式即可求得λ，即基准点坐标的位置。
[0046] 实际计算过程中Pi (Xi，yi，Zi)的坐标是无法得知的，因此本发明建立一个高精度 的误差模型，使其能保证通过基准点去辨识机器人参数与通过机器人参数得到理论位置去 计算基准点之间是相互促进的，即通过迭代可以得到较好的收敛效果。
[0047] 要建立误差模型，首先需要建立机器人的运动学模型。
[0048] 本发明使用D-H模型对机器人进行运动学建模。
[0049] D-H模型对相邻关节使用4个独立的参数Θ i，ai，ai，Cli来表示其变换关系，当机器 人关节为旋转关节时Si为变量，当其为平移关节时七成为变量。相邻关节之间的变换矩 阵表示为"-7，表示第η-I关节到第η关节的变换矩阵。
[0050] 对于串联机器人来说，其总的变换矩阵可以表示为
[0051]
[0052] 对各个关节的参数施以微小误差，运用泰勒展开式（舍弃高阶项）则第i个关节 的变换矩阵变为
[0055] 机器人的总变换矩阵由（4)式表示，不妨假设机器人的每个关节的四个参数都有 微小误差，那么施加误差之后的总变换矩阵变为
[0053]
[0054]
[0056]
(6)
[0057] 将（6)式展开，舍去高阶微小量之后得到
[0058]
[0059] 才，7代入⑵式可以得到
[0060]
[0061] 为了提高标定的精度，及便于机器人与拉线编码器的连接，本发明涉及针对机器 人的特点，设计了如图3的连接杆。
[0062] 该连接杆头端与机器人末端法兰通过螺栓连接，末端设计有专门的可以绕两个相 互正交并且相交于一个点的轴线旋转的结构，该结构可以保证机器人工具中心点与末端法 兰的相对位置保持不变，工具中心点可以通过末端法兰的坐标与一个常量的齐次变换矩阵 ，表示。
[0063] 结合⑷式与⑶式，可以得到最终的误差如下：
[0064]
[0065] 根据现有技术提出的模型，机器人在程序指令下实际到达位置与理论位置之间的 绝对位置误差跟其距离误差存在以下关系：
[0066]
[0067] 其中
[0068] Λ I (i，i+Ι)为第i点与第i+Ι点指令理论位置与机器人实际运动到达位置的距 离之差，可以通过测量系统与机器人理论数据的运算得到；
[0069] xK(i)，yK(i)，zK(i)是机器人指令定义的理论位置点；
[0070] lK(i，i+Ι)为机器人指令表示的第i个理论点与第i+Ι个理论点的距离；
[0071] ClPi是第i点的位置误差向量，由的第四列前三行定义，"d"表示微分运算。
[0072] 根据步骤5计算出的基准点，将基准点作为每次比较的部分，记为第0个点，即拿 机器人实际到达的位置与基准点的位置进行误差比较。这样可以得到ClPtl=O,因此（10) 式变为：
[0073] Im
[0074] 其中
[0075] 1M(0, i)为测量得到的第i个点到基准点的长度，
[0076] 1K(0, i)为机器人理论位置到基准点的长度，
[0077] 其他的与（10)式表示的意义相同。
[0078] ClPi为机器人的位置误差函数，对D-H模型的机器人，该函数可以表示为
，用矩阵
[0080] 其中
[0081] Bi指第i个与机器人理论位置有关的系数矩阵，阶数为3 X 4n ;
[0082] Λ q则表示机器人连杆参数的误差，为最终要求的量；
[0083] (^表示的是工具中心的位置误差，为f+ir的第四列前三行
[0084] 根据恒等的性质，可以得到Bi矩阵的k <^系数对应上式第i关节Λ q i参数误差的 系数，比如k02对应
矩阵第四列的前三行。
[0085] 至此结合（11)式与（12)式可以得到机器人的误差模型：
[0086]
[0087] 很明显精确的基准点位置可以保证该误差模型辨识得到的参数误差的精度；同时 通过标定补偿机器人结构参数后，可以提高计算的基准点的精度，因此在计算基准点之初， 可以用机器人执行指令到达的理论点位置代替PiUi, yi，Zi)，最终通过迭代方法保证基准 点与机器人的结构参数误差。
[0088] 以上所述，仅为本发明最佳实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明 披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的 保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：根据机器人的关节构型建立机器人的运动学模型； 第二步：结合机器人的运动学模型与拉线编码器的结构计算机器人的误差模型； 第三步：以使机器人结构误差充分影响末端执行器的原则对机器人进行示教； 第四步：根据示教程序的指令让机器人运动到指定位置，并获取机器人在不同位置时 距拉线编码器的距离； 第五步：根据获取到的测量数据与机器人末端位置数据计算出拉线编码器的基准位 置； 第六步：利用计算出的基准位置与建立的误差模型对机器人的结构参数进行标定； 第七步：根据标定过程得到的结构误差校正机器人的结构参数； 第八步：重复步骤五-七，直到精度满足要求。2. 根据权利要求1所述的基于拉线编码器的工业机器人标定算法，其特征在于，步骤 三对机器人进行示教时应该遵循以下原则： 机器人应该尽可能运动到其工作空间的外围包络，同时需要保证每个轴在其结构极限 范围内具有较大的运动行程；不仅仅要使机器人到达的位置多样，而且还要保证机器人的 末端执行器具有各种不同的姿态，这样使机器人的结构误差对机器人绝对精度的影响达到 最大，从而提1?机器人的标定精度。
【专利摘要】本发明公开了一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，根据机器人的关节构型建立机器人的运动学模型；结合机器人的运动学模型与拉线编码器的结构计算机器人的误差模型；以使机器人结构误差充分影响末端执行器的原则对机器人进行示教；根据示教程序的指令让机器人运动到指定位置，并获取机器人在不同位置时距拉线编码器的距离；根据获取到的测量数据与机器人末端位置数据计算出拉线编码器的基准位置；利用计算出的基准位置与建立的误差模型对机器人的结构参数进行标定；根据标定过程得到的结构误差校正机器人的结构参数；重复步骤五-七，直到精度满足要求。本发明易于实现，操作方便。
【IPC分类】B25J19/00
【公开号】CN104890013
【申请号】CN201510295698
【发明人】张得礼, 王珉, 丁力平, 陶克梅, 陈文亮, 洪伟松, 潘国威, 王谢苗, 周伟, 王夫康
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月2日
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业机器人技术领域，涉及一种基于拉线编码器的工业机器人标定算 法。
【背景技术】
[0002] 随着机器人在各个行业的广泛运用，业界对工业机器人的重复定位精度与绝对定 位精度提出了更高的要求。这种需求在航空航天领域显得尤为突出。
[0003] 在一架大型飞机上，大约有150~200万个连接件，连接孔的位置精度，表面质量 对于孔的加工精度影响较大。在飞机发展的早期过程，这些孔位都是由人工进行钻铆的。然 而随着数字化技术的发展，通过离线编程进行孔位的钻铆可以大大提高飞机装配的效率。 离线编程对机器人的绝对定位精度有着非常高的要求。
[0004] 由于众多误差源的影响，刚装配完的机器人的绝对定位精度并不能满足离线编程 运用的要求。
[0005] 但是现阶段机器人的重复定位精度可以达到很高的精度。Staubli公司生产的R12 机器人的重复定位精度可以达到tOS^^Mooring B的研宄为机器人标定技术奠定了理 论基础。其研宄表明对重复定位精度高的机器人，可以通过标定方法来提高机器人的绝对 定位精度。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于拉线编码器的工业 机器人标定算法，针对运用广泛的工业机器人，给出提高其绝对定位精度的算法，该算法精 度高，收敛速度快，并且易于实现，操作方便。
[0007] 其技术方案如下：
[0008] 一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，包括以下步骤：
[0009] 第一步：根据机器人的关节构型建立机器人的运动学模型；
[0010] 第二步：结合机器人的运动学模型与拉线编码器的结构计算机器人的误差模型；
[0011] 第三步：以使机器人结构误差充分影响末端执行器的原则对机器人进行示教；
[0012] 第四步：根据示教程序的指令让机器人运动到指定位置，并获取机器人在不同位 置时距拉线编码器的距离；
[0013] 第五步：根据获取到的测量数据与机器人末端位置数据计算出拉线编码器的基准 位置；
[0014] 第六步：利用计算出的基准位置与建立的误差模型对机器人的结构参数进行标 定；
[0015] 第七步：根据标定过程得到的结构误差校正机器人的结构参数；
[0016] 第八步：重复步骤五-七，直到精度满足要求。
[0017] 优选地，步骤三对机器人进行示教时应该遵循以下原则：
[0018] 机器人应该尽可能运动到其工作空间的外围包络，同时需要保证每个轴在其结构 极限范围内具有较大的运动行程；不仅仅要使机器人到达的位置多样，而且还要保证机器 人的末端执行器具有各种不同的姿态。这样可以使机器人的结构误差对机器人绝对精度的 影响达到最大，提尚机器人的标定精度。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供于机器人厂家对机器人的结构 参数进行校准，以提高机器人的绝对定位精度。同时也可以在中小企业得到广泛运用，补偿 机器人结构因长期工作而造成的损耗，为机器人长时间高可靠性工作提供质量保障。涉及 用于工业机器人在各个行业的运用，如飞机装配孔、弧焊、点焊、喷溱等，该算法精度高，收 敛速度快，并且易于实现，操作方便。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明所涉及的机器人标定系统；
[0021] 图2是本发明所涉及机器人标定系统的测量部分；
[0022] 图3是本发明所涉及的连接工具；
[0023] 图1中：1是机器人控制器，2是待标定的机器人，3是连接杆，4是拉线编码器，5是 数据采集卡，6是计算机。
[0024] 图2中：7是拉线编码器，8是动滑轮的主转动轴，9是动滑轮，10是定滑轮，11是 与拉线编码器匹配的底座。
[0025] 图3中：12是连接头，13是固定杆，14是旋转轴I，15是旋转轴II，16是连接槽。
[0026] 图4是基于拉线编码器的工业机器人标定算法流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0028] 如图1所示。基于拉线编码器的工业机器人标定算法中，标定系统由机器人控制 器1，待标定的机器人2,连接杆3,拉线编码器4,数据采集卡5和计算机6组成。其基本过 程待标定的工业机器人1安装在车间的某一固定位置上，它的坐标系与大地坐标系关联， 机器人的末端法兰安装有与拉线编码器匹配的连接杆3,拉线编码器4尽量放置在机器人 工作范围内的中间，在这一原则下，拉线编码器4的位置可以任意，待标定的机器人2在机 器人控制器1的驱动下运动到空间各个不同的位置，装有标定软件的计算机6通过数据采 集卡5获得测量数据，最终计算得到标定数据。
[0029] 如图2所示，拉线编码器7固定在基座11上，拉线编码器7的末端通过定滑轮10 与动滑轮9与图1的连接杆3固联，动滑轮9可以绕动滑轮的主转动轴8旋转，它可以保证 拉线编码器在测量过程中有一个始终不变的基准点，该点为动滑轮9与动滑轮的主转动轴 8轴线的切点。
[0030] 如图3所示，连接头12与固定杆13固联，固定杆13通过螺栓与机器人2的末端法 兰连接，连接头12可以绕两个相互正交并且相交于一个点的轴线旋转，该结构可以保证机 器人2的工具中心点与末端法兰的相对位置保持不变，连接槽12与拉线编码器末端连接。
[0031] 该算法的关键就是将测量的拉线编码器当作机器人误差传递的一部分，其坐标在 机器人的基座坐标系中定义，并可由算法计算得到，记为基准点PtI(X，y, z)。
[0032] 对机器人标定前，首先对机器人进行示教，示教的目的是使机器人尽量在其工作 范围内的包络空间运动，确保机器人的结构误差对机器人绝对定位精度影响最大。需要机 器人按照指令运动规定位置。通过拉线编码器对每个运动点位置进行测量。
[0033] 在具体的标定过程中，需要机器人按照示教好的程序运动到指定位置，记机器人 运动到每个指定位置其实际的坐标为Pi (Xi，yi，Zi)。通过拉线编码器对每个运动点位置进 行测量，那么通过拉线编码器测量获得的就是Pjl」基准点P 〇 (X，y，Z)的长度Im (0, i)，该长 度由下式定义：
[0034]
(1)
[0035] 本发明提出根据这些测量数据计算出基准点PtlOc, y，z)的预估值。
[0036] 将上式展开，将相临两个运动点的方程相减可以建立最小二乘优化模型。
[0037] 第i+Ι个方程与第i个方程相减可以得到：
[0038] Iixi -x;+1 )x + 2{yt -yi+l)y + 2(zt -zi+l)z = l'u (0,i +1) -I^i (0,z) + |i^| -|i^+11 (2)
[0039] 其中 IPi I2= x J+yJ+Zi2
[0040] 不妨假设标定过程中采集到了 m个长度数据。可以定义以下变量：
[0041] [0042]
[0043] 根据最小二乘法可得
[0044] AhA λ = AHb (3)
[0045] 通过上式即可求得λ，即基准点坐标的位置。
[0046] 实际计算过程中Pi (Xi，yi，Zi)的坐标是无法得知的，因此本发明建立一个高精度 的误差模型，使其能保证通过基准点去辨识机器人参数与通过机器人参数得到理论位置去 计算基准点之间是相互促进的，即通过迭代可以得到较好的收敛效果。
[0047] 要建立误差模型，首先需要建立机器人的运动学模型。
[0048] 本发明使用D-H模型对机器人进行运动学建模。
[0049] D-H模型对相邻关节使用4个独立的参数Θ i，ai，ai，Cli来表示其变换关系，当机器 人关节为旋转关节时Si为变量，当其为平移关节时七成为变量。相邻关节之间的变换矩 阵表示为"-7，表示第η-I关节到第η关节的变换矩阵。
[0050] 对于串联机器人来说，其总的变换矩阵可以表示为
[0051]
[0052] 对各个关节的参数施以微小误差，运用泰勒展开式（舍弃高阶项）则第i个关节 的变换矩阵变为
[0055] 机器人的总变换矩阵由（4)式表示，不妨假设机器人的每个关节的四个参数都有 微小误差，那么施加误差之后的总变换矩阵变为
[0053]
[0054]
[0056]
(6)
[0057] 将（6)式展开，舍去高阶微小量之后得到
[0058]
[0059] 才，7代入⑵式可以得到
[0060]
[0061] 为了提高标定的精度，及便于机器人与拉线编码器的连接，本发明涉及针对机器 人的特点，设计了如图3的连接杆。
[0062] 该连接杆头端与机器人末端法兰通过螺栓连接，末端设计有专门的可以绕两个相 互正交并且相交于一个点的轴线旋转的结构，该结构可以保证机器人工具中心点与末端法 兰的相对位置保持不变，工具中心点可以通过末端法兰的坐标与一个常量的齐次变换矩阵 ，表示。
[0063] 结合⑷式与⑶式，可以得到最终的误差如下：
[0064]
[0065] 根据现有技术提出的模型，机器人在程序指令下实际到达位置与理论位置之间的 绝对位置误差跟其距离误差存在以下关系：
[0066]
[0067] 其中
[0068] Λ I (i，i+Ι)为第i点与第i+Ι点指令理论位置与机器人实际运动到达位置的距 离之差，可以通过测量系统与机器人理论数据的运算得到；
[0069] xK(i)，yK(i)，zK(i)是机器人指令定义的理论位置点；
[0070] lK(i，i+Ι)为机器人指令表示的第i个理论点与第i+Ι个理论点的距离；
[0071] ClPi是第i点的位置误差向量，由的第四列前三行定义，"d"表示微分运算。
[0072] 根据步骤5计算出的基准点，将基准点作为每次比较的部分，记为第0个点，即拿 机器人实际到达的位置与基准点的位置进行误差比较。这样可以得到ClPtl=O,因此（10) 式变为：
[0073] Im
[0074] 其中
[0075] 1M(0, i)为测量得到的第i个点到基准点的长度，
[0076] 1K(0, i)为机器人理论位置到基准点的长度，
[0077] 其他的与（10)式表示的意义相同。
[0078] ClPi为机器人的位置误差函数，对D-H模型的机器人，该函数可以表示为
，用矩阵
[0080] 其中
[0081] Bi指第i个与机器人理论位置有关的系数矩阵，阶数为3 X 4n ;
[0082] Λ q则表示机器人连杆参数的误差，为最终要求的量；
[0083] (^表示的是工具中心的位置误差，为f+ir的第四列前三行
[0084] 根据恒等的性质，可以得到Bi矩阵的k <^系数对应上式第i关节Λ q i参数误差的 系数，比如k02对应
矩阵第四列的前三行。
[0085] 至此结合（11)式与（12)式可以得到机器人的误差模型：
[0086]
[0087] 很明显精确的基准点位置可以保证该误差模型辨识得到的参数误差的精度；同时 通过标定补偿机器人结构参数后，可以提高计算的基准点的精度，因此在计算基准点之初， 可以用机器人执行指令到达的理论点位置代替PiUi, yi，Zi)，最终通过迭代方法保证基准 点与机器人的结构参数误差。
[0088] 以上所述，仅为本发明最佳实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明 披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的 保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：根据机器人的关节构型建立机器人的运动学模型； 第二步：结合机器人的运动学模型与拉线编码器的结构计算机器人的误差模型； 第三步：以使机器人结构误差充分影响末端执行器的原则对机器人进行示教； 第四步：根据示教程序的指令让机器人运动到指定位置，并获取机器人在不同位置时 距拉线编码器的距离； 第五步：根据获取到的测量数据与机器人末端位置数据计算出拉线编码器的基准位 置； 第六步：利用计算出的基准位置与建立的误差模型对机器人的结构参数进行标定； 第七步：根据标定过程得到的结构误差校正机器人的结构参数； 第八步：重复步骤五-七，直到精度满足要求。2. 根据权利要求1所述的基于拉线编码器的工业机器人标定算法，其特征在于，步骤 三对机器人进行示教时应该遵循以下原则： 机器人应该尽可能运动到其工作空间的外围包络，同时需要保证每个轴在其结构极限 范围内具有较大的运动行程；不仅仅要使机器人到达的位置多样，而且还要保证机器人的 末端执行器具有各种不同的姿态，这样使机器人的结构误差对机器人绝对精度的影响达到 最大，从而提1?机器人的标定精度。
【专利摘要】本发明公开了一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，根据机器人的关节构型建立机器人的运动学模型；结合机器人的运动学模型与拉线编码器的结构计算机器人的误差模型；以使机器人结构误差充分影响末端执行器的原则对机器人进行示教；根据示教程序的指令让机器人运动到指定位置，并获取机器人在不同位置时距拉线编码器的距离；根据获取到的测量数据与机器人末端位置数据计算出拉线编码器的基准位置；利用计算出的基准位置与建立的误差模型对机器人的结构参数进行标定；根据标定过程得到的结构误差校正机器人的结构参数；重复步骤五-七，直到精度满足要求。本发明易于实现，操作方便。
【IPC分类】B25J19/00
【公开号】CN104890013
【申请号】CN201510295698
【发明人】张得礼, 王珉, 丁力平, 陶克梅, 陈文亮, 洪伟松, 潘国威, 王谢苗, 周伟, 王夫康
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月2日
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