[发明专利]一种基于六自由度串联机械臂提高绝对定位精度的方法

权利要求书

1.一种基于六自由度串联机械臂提高绝对定位精度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.首先构建机械臂与激光跟踪仪坐标转换矩阵：通过激光跟踪仪获取末端靶点信息和预处理进行机械臂与激光跟踪仪之间的坐标转换；

S2.设计机械臂运动学参数辨识方法：运用李群李代数建立机械臂的指数积模型与序列二次规划算法求全局最小值的方法相融合，对机械臂关节参数偏差所产生的末端几何误差进行补偿；

S3.设计高斯过程回归模型并训练得到补偿角度：通过激光跟踪仪获取到的实际点位和指数积模型求解运动学逆解，对非几何运动误差进行补偿，获取到示教器的角度值和运动学逆解求出的真实角度值，用高斯过程回归算法进行模型训练，使得模型通过输入目标角度，得到补偿后的角度值，最后将预测出的补偿后的角度值输入到示教器。

2.如权利要求1所述的一种基于六自由度串联机械臂提高绝对定位精度的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

机械臂末端标定及将激光跟踪仪坐标系下测得坐标，转换为机械臂坐标系下坐标，通过转动机械臂的1轴和5轴提前计算出1轴和5轴的实际杆长，设计坐标系转换表达式为：

p₀+p₁·x+p₂·y+z＝0 (1)

公式(1)中，(x_i,y_i,z_i)＝(x,y,z)为通过转动1轴获取到的机械臂末端靶点信息，(x_i,y_i,z_i)是以激光跟踪仪坐标系作为基坐标系，(x_ball,y_ball,z_ball)代表拟合出采样点所在球面的球心，(p₁,p₂,1)为通过多项式拟合采样点所在平面所得到的垂直于平面的法向量，归一化得到方向向量n₃；

通过最小化距离平方获取拟合球的球心(x_ball,y_ball,z_ball)，与拟合出的平面法向量(p₁,p₂,1)相结合，设计求拟合平面圆心公式：

通过求解等式(2)获得1轴转动拟合圆的圆心(x_c,y_c,z_c)，此时(x_c,y_c)也是机械臂基座标原点与激光跟踪仪基座标之间的距离；

利用同样方法转动2轴采集点位，获取到2轴拟合平面的法向量并归一化得方向向量o₂，此时获取到的拟合圆心z_c等于1轴杆长l₁，然后通过z轴方向向量a₃和y轴方向向量o₂叉乘获取x轴方向向量n₁；

根据获取到的方向向量n₁,o₂,a₃,以及转动1轴得到的(x_1c,y_1c,z_1c)得到激光跟踪仪基座标到机械臂基座标的转换矩阵：

对求逆，获得通过获得机械臂坐标系下的采样点坐标，通过转动5轴，拟合出圆，计算出圆半径，减去靶点夹具长度，获得第5轴杆长l₅信息；其中(n_x，n_y，n_z)为机械臂x方向向量在激光跟踪仪坐标系下的信息，(o_x，o_y，o_z)为机械臂y方向向量在激光跟踪仪坐标系下的信息，(a_x，a_y，a_z)为机械臂z方向向量在激光跟踪仪坐标系下的信息。