一种利用球杆仪标定机器人结构参数的方法

摘要

本发明属于机器人结构参数标定领域，并公开了一种利用球杆仪标定机器人结构参数的方法。该方法包括下列步骤：(a)安装标定杆和工具杯，固定标定底板和三个中心座，(b)标定工具坐标系和用户坐标系，用球杆仪测量三角形BCD的边长，(c)空间预设A点与BCD构成空间四面体的边长求得用户坐标系下的A点的坐标，(d)利用机器人关节坐标与基坐标的转化求得向量^baseO’_6‑CO_6‑Ai，(e)用球杆仪实测四面体的侧棱长，根据用户坐标和基坐标的转化求得向量^basea_Ai^*c，(f)根据平行四边形原理求解机器人结构参数。通过本发明，简单快捷的实现了用球杆仪标定六自由度关节式机器人的结构参数，且标定结果精确度高。

主权项

一种利用球杆仪标定机器人结构参数的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)将标定杆通过螺纹安装在机器人末端，接着将工具杯与所述标定杆连接，然后固定标定底板的位置并将三个中心座安装在该标定底板的三个顶点DCB上；(b)标定工具坐标系{tool}，利用该工具坐标系标定用户坐标系{uframe}，然后校准球杆仪并测量由所述三个中心座形成的三角形DCB的三条边长，分别记为l₁、l₂、l₃；(c)预设Ai点与所述DCB构成空间四面体，且预设Ai点到所述DCB的棱长分别为l₄ⁱ、l₅ⁱ、l₆ⁱ，其中i＝1,2…7，所述用户坐标系中C点坐标为^uframec＝(0,0,0)，根据所述l₁、l₂、l₃和所述l₄ⁱ、l₅ⁱ、l₆ⁱ确定在所述用户坐标系下Ai点的坐标^uframea_Ai＝(^uframex_Ai,^uframey_Ai,^uframez_Ai)；(d)根据所述{tool}、所述{uframe}和所述用户坐标系下Ai点的坐标编写程序，使得所述机器人末端带动所述工具杯的末端顶点O_tool运动到所述C点再到所述Ai点的，所述机器人末端从初始位置相应地运动到o′_6‑C再到o_6‑Ai，在所述机器人的示教器上读取并记录所述O_tool到达所述C点和Ai点时对应的各关节转角，即所述C点和Ai点的关节坐标q_C＝(θ_1C,θ_2C,θ_3C,θ_4C,θ_5C,θ_6C)，q_Ai＝(θ_1Ai,θ_2Ai,θ_3Ai,θ_4Ai,θ_5Ai,θ_6Ai)，所述o′_6‑C与o_6‑Ai分别与所述C点和Ai点关节坐标相同，通过含有待求解的机器人结构参数的转化矩阵将该o′_6‑C与o_6‑Ai关节坐标转换为基坐标，同时求得向量^baseo′_6‑Co_6‑Ai＝^baseo′_6‑C‑^baseo_6‑Ai；(e)校准球杆仪测量所述空间四面体的ABCD的实际侧棱长l₄^i*、l₅^i*、l₆^i*，根据该实际棱长和所述l₁、l₂、l₃确定在所述用户坐标系下Ai点的实际坐标^uframea_Ai^*＝(^uframex_Ai^*,^uframey_Ai^*,^uframez_Ai^*)，然后通过用户坐标与基坐标的转换矩阵将所述用户坐标系下的C点坐标^uframec＝(0,0,0)和该Ai点实际坐标转换为基坐标系下的坐标，同时求出向量^basea_Ai^*c＝^basea_Ai^*‑basec；(f)根据平行四边形原理，所述向量^baseo′_6‑Co_6‑Ai＝^basea_Ai^*c，由此计算得到待求解的机器人结构参数。