[发明专利]一种三自由度并联机器人的末端误差校正系统及方法

权利要求书

1.一种三自由度并联机器人的末端误差校正系统的末端误差校正方法，其中，所述末端误差校正系统包括：并联机器人本体以及视觉定位系统；其中，并联机器人本体包括：电子舱、1个静平台、3组对称排布的并联机构和1个动平台，电子舱中安装有并联机器人运动控制系统，并联机构包括：臂舵机、主动臂以及从动臂；视觉定位系统包含：至少4台视觉定位摄像机，1台视觉定位装置和3个被动式反光靶标，其中，视觉定位摄像机和视觉定位装置之间通过有线或者无线方式组网，3个被动式反光靶标分别固定在静平台、动平台中心点处以及一臂舵机输出轴处，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)视觉定位系统初始化；

(2)视觉定位装置建立并联机器人的误差映射模型；

(3)视觉定位装置计算机器人本体系和视觉定位坐标系之间的坐标变换量；

(4)视觉定位系统测量并联机器人在校正点处的末端误差；

(5)视觉定位装置进行并联机器人的误差模型参数辨识；

(6)视觉定位装置计算并联机器人系统的误差校正值并发送给运动控制系统；

其中，视觉定位系统初始化包括：利用视觉定位装置对多个视觉定位摄像机进行时钟同步和图像校准，建立视觉定位坐标系O_v-x_vy_vz_v，该坐标系z_v轴竖直向上，x_v轴和y_v轴位于水平面内；

视觉定位装置建立并联机器人的误差映射模型包括：

以并联机器人3个臂舵机输出轴轴线所围成的三角形中心O为坐标系原点，z轴垂直静平台竖直向上，x轴为从原点O指向一臂舵机输出轴的轴线且与静平台所在水平面平行，建立并联机器人本体系O-xyz，利用空间矢量法建立并联机器人的运动学模型，并利用小扰动法得到并联机器人末端误差映射模型Δr＝J_errΔp，其中，Δr为并联机器人的末端误差，J_err为误差映射矩阵，Δp为系统的误差模型参数；

视觉定位装置计算机器人本体系和视觉定位坐标系之间的坐标变换量包括：

利用视觉定位系统测量静平台中心点处以及一臂舵机输出轴处2个被动式反光靶标两点的坐标，根据这两点的坐标可计算出两个坐标系之间的平移向量r_t和旋转矩阵

其中，θ表示从并联机器人本体系到视觉定位坐标系变换时沿z轴旋转的角度；

视觉定位系统测量并联机器人在校正点处的末端误差包括：

在并联机器人工作空间内选取均匀分布的66个校正点作为期望位置r₀；使动平台依次运动到这些校正点处，使用视觉定位系统测量并联机器人末端在视觉定位坐标系下的实际的坐标r_v；将该坐标转换到并联机器人本体系下r₀'＝R(r_v-r_t)，得到并联机器人的末端误差向量Δr＝r₀'-r₀；

视觉定位装置进行并联机器人的误差模型参数辨识包括：

根据并联机器人运动学模型可计算出对应的误差映射矩阵J_err，对公式Δr＝J_errΔp使用最小二乘法辨识出误差模型参数

视觉定位装置计算并联机器人系统的误差校正值并发送给运动控制系统包括：

辨识出误差模型参数Δp之后，在给定任意期望坐标r后，计算出对应的误差映射矩阵J_err，使用公式Δr＝J_errΔp计算出并联机器人系统的误差校正值Δr，给并联机器人的运动控制系统输入信号(r-Δr)。