[发明专利]基于奇异值分解的水平关节机器人的标定方法

说明书

本发明公开了一种基于奇异值分解的水平关节机器人的标定方法，包括步骤1，获取标定针位置参数；步骤2，建立关于L_a、L_b、α、β和Δβ的方程组；步骤3，将建立的方程组转换成关于未知变量Δβ的超静定齐次线性方程组，从而获得关于Δβ的系数矩阵A；步骤4，奇异值分解；步骤5，将奇异值矩阵Σ中的最小奇异值对应V矩阵中奇异向量X为超静定齐次线性方程组的最小二乘解，进而计算得出第二臂零点偏移角度为Δβ。本发明能准确的对水平关节机器人的零点进行标定，标定过程简单，对实施标定者要求不高，且标定成本低，能适应于工程现场的快速标定。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是一种基于奇异值分解的水平关节机器人的标定方法。

背景技术

水平关节机器人是一种圆柱坐标型的工业机器人，它依靠两个旋转关节完成X-Y平面内的快速定位，依靠一个直线移动关节和一个旋转关节在Z方向作升降和旋转运动。这一结构特性使得水平关节机器人擅长用执行机构在水平面上从一点快速移动物体至另一点。因此，水平关节机器人广泛的应用于自动化装配生产线。

水平关节机器人关节零点是机器人坐标系的基础。在影响工业机器人定位精度的因素中，零位误差是最重要的因素。由于装配和机械加工误差的影响，实际上水平关节机器人的运动学参数和理论设计值存在着偏差。必须通过一些测量标定方法，结合工业机器人的运动学正解，准确的获取水平关节机器人的运动学参数，针对机器人进行标定，才能提高水平关节机器人的定位精度。如何通过简单、实用、有效的方法对水平关节机器人进行标定，有着非常重要的意义。

目前，对水平关节机器人进行标定，一般采用昂贵的三坐标仪或者激光跟踪仪，标定过程存在如下不足，有待进行改进：

1、标定过程繁琐：需要将标定设备激光跟踪仪提前固定安装在机器人本体前方，并且提前预热，在机器人本体末端需要安装靶球底座和靶球，靶球底座需要有较高的刚性。在固定安装好后，运行测量软件，根据标定流程调整机器人本体末端位置，记录靶球的位姿数据。

2、对实施标定者操作技能提出了非常高的要求：激光跟踪仪是一种高精度的测量仪器，只有经过服务工程师培训并合格的人才能操作使用。

3、标定成本较高：不利于工程现场的快速标定。对于一般工程项目现场，没有搭建激光跟踪仪标定环境的条件，同时，激光跟踪仪标定过程繁琐，标定时间较长，也不利于工程项目的顺利实施。

4、标定仪器对环境要求苛刻：激光跟踪仪采用的是激光介质进行采样标定，激光本身受大气温度、压力、湿度及气流流动的影响，大气参数的补偿对激光跟踪仪的正常使用非常关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于奇异值分解的水平关节机器人的标定方法，该基于奇异值分解的水平关节机器人的标定方法能准确的对水平关节机器人的零点进行标定，标定过程简单，对实施标定者要求不高，且标定成本低，能适应于工程现场的快速标定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于奇异值分解的水平关节机器人的标定方法，包括如下步骤。

步骤1，获取标定针位置参数，包括如下步骤：

步骤11，测量点设置：水平关节机器人包括相互铰接的第一臂和第二臂，第二臂的末端安装有能旋转升降机构。在第二臂末端可达范围内的水平面上设置至少两个测量点。

步骤12，标定针位置参数获取：在水平关节机器人中旋转升降机构底端安装标定针，使标定针采用两种位姿对步骤11设置的每个测量点进行测量，从而获取标定针在每个测量点及每种位姿下的位置参数，位置参数包括第一臂的编码器角度α和第二臂的编码器角度β。