[发明专利]一种基于粒子群优化的机器人标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种标定方法，特别是涉及一种基于粒子群优化的机器人标定方法。

背景技术

工业机器人是现代工业生产线中不可缺少的工具，它标志着工业的现代化程度。由于机器人应用范围的扩大和所完成任务复杂程度不断增加，机器人工作任务的编制已经成为一个重要问题，离线编程系统可以简化机器人编程进程，提高编程效率，是实现系统集成的必要的软件支撑系统。运动学标定是机器人离线编程技术实用化的关键技术之一，也是机器人学的重要内容，在机器人产业化的背景下有十分重要的理论和现实意义。机器人运动学标定以运动学建模为基础，几何误差参数辨识为目的，为机器人的误差补偿提供依据。

在现有技术中，文献名为“Amethod for industrial robot calibration”（Proceedings of the 1997 IEEE International Conference on Robot and Automation,1997:3184-3190）提出了将距离误差应用于机器人的标定方法，提高了机器人的轨迹精度。文献名为“一种基于平面精度的机器人标定方法及仿真”（《中国机械工程》，2011，第22卷17期，2039-2042页）中提出在机器人的平面运动过程中，由关节驱动器记录平面上各采样点处的关节值并将这些值作为标定数据，避免了使用其他测量工具的复杂测量过程。文献名为“工业机器人运动学标定及误差分析研究”（中国硕士学位论文）提出了一种构造虚拟封闭运动链来标定机器人的新方法，该方法可减少对精密测量仪器的依赖，并可获得更高的机器人绝对精度。授权公告号为CN102022989B专利，公开了一种基于指数积模型的机器人标定方法，包括步骤：提供工业机器人、独立于机器人的测量仪器、末端立体成像设备及一立体标定块；根据旋量理论与指数积相结合的方式建立机器人运动学模型；给出各关节参数的封闭解,利用线性方法直接求出关节旋量参数,并对机器人关节角的名义值进行补偿,避免了机器人坐标系与测量坐标系的转换,而且标定过程简单,只需各关节旋转一次的同时测量末端n(n≥3)个标记点的坐标值即可实现标定。授权公告号为CN101231749A专利，公开了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求。

在上述现有技术中，都是针对建立合适的误差模型来提高工业机器人标定的精度，但是对于误差模型的优化求解精度和速度并没有相关文献涉及。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于粒子群优化的机器人标定方法，其可克服现有的缺陷，实现在现有机器人运动学误差模型的基础上准确、快速的优化求解，达到提高标定精度和速度的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于粒子群优化的机器人标定方法，包括如下步骤：

建立适应度函数；

利用粒子群算法优化外参数；

利用适应度函数和外参数对给定的粒子群进行优化。

优选地，上述适应度函数为：