[发明专利]一种Stewart型并联柔索机器人运动学标定方法

说明书

本发明涉及一种Stewart型并联柔索机器人运动学标定方法，包括Stewart型并联柔索机器人运动学模型建立、测量过程模型建立、标定系统模型建立及求解非线性标定模型辨识运动学参数。通过引入一种新的坐标系建立规则，得到最小化待辨识参数集，并进而得到并联柔索机器人的非线性运动学模型。通过任意固定测量设备和任意固定三个靶点建立测量过程模型，将机器人固定平台相对测量坐标系的位姿和靶点相对机器人动平台坐标系的位置等作为待辨识参数。将并联柔索机器人运动学模型与测量过程模型合并求解。本发明实现了完整最小参数集建模，标定模型更加简单；基于非线性优化的思路直接求解机器人真实参数，操作简单，实用性强。

技术领域

本发明属于先进制造与自动化技术领域，涉及一种机器人标定方法，具体地说是一种Stewart型并联柔索机器人运动学标定方法。

技术背景

并联柔索机器人是并联机器人的一种，以柔索代替传统并联机器人的连杆，从而衍生出的一种新型机器人机构形式。由于柔索只能承受单向拉力，而且柔索也不如连杆那样可以实现复杂机构，因此并联柔索机器人机构形式相对简单。但也正因为柔索分支的引入，使其自重进一步减小，有可能实现更大的载荷能力或者更高的运动速度。柔索的单向承载使得并联柔索机构必须满足力矢量闭合原理，以保证柔索张紧。当实现高速运动时，需要采用冗余驱动形式；而当实现重载时，载荷重力可以提供闭合力矢。前者由于采用冗余驱动而作业空间较大，后者作业空间较小。

并联柔索机器人自1980年代出现以来，人们在风洞试验、码头装运、废墟搜救、建筑搬运等应用领域进行了许多种尝试。但是有一定操作精度要求的作业，并联柔索机器人一直心有余而力不足。究其原因，主要是由于柔索的采用，使得准确获得分支柔索与动、静平台的连接点位置变得困难。尤其是对于静平台连接点，不管是采用定滑轮过渡，还是卷筒直接卷绕，连接点都会随机器人位姿而变化，且无法准确获得。这就导致无法准确获得机器人运动学模型，进而制约机器人的作业精度。解决这一问题可以从两方面着手：一是通过机构性形式的合理选择、结构设计的优化及新建模方法的探索，尽可能提高连接点的位置精度；二是通过先进的标定方法，辨识机器人的准确参数。

近年来，随着制造过程自动化需求越来越高，离线编程也越来越引起人们的重视。而机器人的绝对定位精度是离线编程的重要制约因素，通过运动学标定修正机器人的参数误差是提高绝对定位精度的有效方法。人们在机器人标定方面开展了许多研究，提出了许多繁简不一的标定方法，但是并联柔索机器人的相关标定方法还很少。结合实际需求，提出一种简单实用的并联柔索机器人标定方法具有重要的实用价值。

发明内容

针对并联柔索机器人各分支与上、下平台连接点位置等运动学参数不准确，无法获得准确运动学模型的问题，本发明要解决的技术问题是以Stewart型并联柔索机构为对象，提供一种简单实用的并联柔索机器人标定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Stewart型并联柔索机器人运动学标定方法，包括以下步骤：

建立Stewart型并联柔索机器人坐标系；

确定待辨识的机器人参数，建立标定系统模型；

对标定系统模型求解，得到辨识的机器人参数，实现机器人运动学标定。

所述建立Stewart型并联柔索机器人坐标系包括以下步骤：