[发明专利]机器人参数优化、标定方法、装置、系统、机器人及介质

说明书

本申请涉及一种机器人参数优化、标定方法、装置、系统、机器人及介质，所述方法包括：获取机器人的旋量运动学模型，并根据所述旋量运动学模型获取机器人机械臂的定位误差与机器人的参数误差的函数关系式；获取机器人机械臂的距离误差模型，并根据所述函数关系式、所述距离误差模型计算所述机器人末端实时定位的参数误差；根据所述参数误差对机器人获取的实时定位指令对应的机器人运动学参数进行优化。本申请能够在没有额外测量仪器的前提下，高效且高精度地对机器人定位参数进行优化，提高对机器人标定地效率及准确度，满足手术现场环境的工作需求。

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人参数优化、标定方法、装置、系统、机器人及介质。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，各种机器人在人们的工作与生活中承担角色的重要程度不断增加，例如，医疗机械臂逐渐成为手术机器人系统的有效解决方式之一，其定位的准确度直接影响手术的安全性与可靠性。

然而，机器人机械臂因加工与装配等因素会影响其定位精度，制约了机械臂定位的精度、效率与安全性。若通过位置误差建立标定模型，在实际标定过程中，会引入测量系统坐标系与机械臂坐标系之间的坐标系误差，导致该坐标系误差与机械臂关节参数误差耦合，影响机器人标定结果的有效性。

另外，传统的机械臂定位误差补偿技术主要依赖于外界测量设备，例如激光跟踪仪或拉线传感器等，不仅技术实现成本高，而且测量设备在使用前需要预热等待一段时间，以使测量设备内部的电子元器件达到热稳定平衡，导致误差补偿技术实现的时间较长且效率低，很难满足手术环境的应用需求。并且，外界测量设备在具备遮挡或反光等因素的测量环境下，很难获取实际定位误差，适用范围局限。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术中的技术问题，提供一种机器人参数优化、标定方法、装置、系统、机器人及介质，在没有额外测量仪器的前提下，高效且高精度地对机器人定位参数进行优化，以提高对机器人标定地效率及准确度，能够满足手术现场环境的工作需求。

为实现上述目的及其他目的，本申请的第一方面提供一种机器人参数优化方法，包括：

获取机器人的旋量运动学模型，并根据所述旋量运动学模型获取机器人机械臂的定位误差与机器人的参数误差的函数关系式；

获取机器人机械臂的距离误差模型，并根据所述函数关系式、所述距离误差模型计算机器人末端实时定位的参数误差；

根据所述机器人末端实时定位的参数误差对机器人获取的实时定位指令对应的机器人运动学参数进行优化。

于上述实施例中的机器人参数优化方法中，设置机器人在获取旋量运动学模型之后，根据所述旋量运动学模型获取机器人机械臂的定位误差与机器人的参数误差的函数关系式，使得机器人在获取机器人机械臂的距离误差模型之后，能够根据所述函数关系式、所述距离误差模型计算所述机器人的运动学参数误差，以数值优化方式对机器人运动学参数进行优化，以基于获取的优化运动学参数通过补偿关节角度方式提升机器人定位精度，从而提高对机器人标定地效率及准确度。由于本申请在没有额外测量仪器的前提下，基于旋量理论建立机器人的旋量运动学模型，能够满足机器人运动学参数对位姿误差完备性的需求，提高误差模型的精准性。由于本申请采用机械臂的距离误差模型来计算机器人末端实时定位的参数误差，不依赖测量系统坐标系，减少坐标系转换误差产生的影响，有效提高机器人的标定精度，能够满足手术现场环境的工作需求。

在其中一个实施例中，所述根据所述函数关系式、所述距离误差模型计算所述机器人末端实时定位的参数误差的步骤，包括：

获取所述实时定位指令，其中，所述实时定位指令用于控制所述机器人末端到达预设测量点位；

获取所述机器人末端到达任一所述预设测量点位时所述实时定位指令对应的位姿坐标及一组关节角度；