[发明专利]面向机器人自标定的机器人闭环运动链建立方法

说明书

面向机器人自标定的机器人闭环运动链建立方法，涉及机器人标定技术领域，为了解决现有技术中存在的问题，采用位置光敏器件(PSD)和激光的约束方法，步骤1、测量PSD作为激光光线约束时LOsubgt;1/subgt;和LOsubgt;3/subgt;在{Osubgt;1/subgt;}系下的间距d；步骤2、获得机器人末端在{B}系下的位姿矩阵；步骤3、获得LOsubgt;1/subgt;及LOsubgt;3/subgt;在{B}系下的直线方程；步骤4、求解LOsubgt;1/subgt;和LOsubgt;3/subgt;在{B}系下的间距dsubgt;B/subgt;；步骤4、求解LOsubgt;1/subgt;和LOsubgt;3/subgt;在{B}系下的间距dsubgt;B/subgt;；步骤5、建立机器人闭环运动链；该方法无需调整PSD和机器人基系的关系，克服了重复对准线段端点的问题，具有建立机器人闭环运动链效率更高的优点，可以广泛应用于机器人自标定过程中闭环运动链的建立。

技术领域

本发明涉及机器人标定技术领域，具体涉及面向机器人自标定的机器人闭环运动链建立方法。

背景技术

机器人自标定是指利用空间物理约束对机械臂末端位姿进行限制，建立机器人闭环运动链，然后通过机械臂系统中的编码器反馈的关节转角计算此时的名义末端位姿，与机械臂空间实际的末端位姿之间构建误差，从而建立机器人运动学参数误差模型，进而进行标定。

仪器仪表学报，中国计量大学陆艺发表的“基于封闭尺寸链的工业机器人结构参数标定”中提出了一种利用激光和观测平面上已知长度的线段作为机器人末端约束的机器人闭环运动链建立方法：调整机器人位姿，使固定在机器人末端的激光器投射光斑至观测平面上线段的两端，根据所求线段的名义长度与实际长度相等建立机器人闭环运动链。该方法存在的不足：每标定一台机器人需调整观测平面与机器人基系的XOZ平面平行，保证两者之间的距离，同时需使激光光斑两次对准线段端点，操作复杂，效率低。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在建立机器人闭环运动链效率低的问题，采用位置光敏器件(PSD)和激光的约束方法，提出了面向机器人自标定的机器人闭环运动链建立方法。

面向机器人自标定的机器人闭环运动链建立方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

步骤1、测量PSD作为激光光线约束时LO₁和LO₃在{O₁}系下的间距d；

设PSD₁坐标系为{O₁}，PSD₂坐标系为{O₂}，PSD₃坐标系为{O₃}，PSD₄坐标系为{O₄}，{O₁}、{O₂}、{O₃}和{O₄}刚性固结在一起，构成激光光线间距测量系；系{O₂}相对于系{O₁}的位姿转换矩阵为系{O₃}相对于系{O₁}的位姿转换矩阵为系{O₄}相对于系{O₁}的位姿转换矩阵为是已知的；设机器人基系为{B}，机器人末端坐标系为{E}，将激光器刚性固结在机器人末端，设激光器坐标系为{L}，激光入射方向作为{L}系Z轴方向，{L}相对于{E}的位姿转换矩阵为是已知的；

步骤2、获得机器人末端在{B}系下的位姿矩阵；

利用公式(17)得LO₁入射到PSD₁中心区域时机器人末端在{B}系下位姿矩阵

式(17)中为机器人每个关节包含机器人运动学参数的MDH模型：