[发明专利]一种基于激光位移计的机械臂参数标定方法

权利要求书

1.一种基于激光位移计的机械臂参数标定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一，机械臂运动学误差参数模型建立；

步骤二，通过三块两两垂直的标定板，利用激光位移计确定测量点q的末端坐标位置；

步骤三，构建平面方程，用最小二乘法优化平面方程系数；

步骤四，对标定系统安装误差和机械臂模型误差参数进行优化求解。

2.根据权利要求1所述的基于激光位移计的机械臂参数标定方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤如下：

a)使用DH法建立机械臂运动学模型：

机器人基坐标系位于其安装基座的中心处，根据DH参数法建立i个机械臂关节参考坐标系，记为O_i-X_iY_iZ_i，其中，i＝1,2,L,n，机械臂的自由度为n；基坐标系为O₀-X₀Y₀Z₀，机械臂关节末端坐标系为O_f-X_fY_fZ_f；机器人的i个机械臂连杆都用第i个机械臂连杆的长度a_i、第i个机械臂连杆的偏角α_i、第i个机械臂连杆与第i-1个机械臂连杆之间的距离d_i、第i个机械臂连杆与第i-1个机械臂连杆之间的夹角θ_i，这四个DH运动学参数描述，其中a_i是Z_i-1轴和Z_i轴间公垂线的长度；α_i是绕X_i轴从Z_i-1轴到Z_i轴的角度；d_i是X_i-1轴与X_i轴公垂线的长度；θ_i是绕Z_i-1轴从X_i-1轴到X_i轴的角度，机器人末端位姿由θ_i决定，其中，所有角度都是绕轴的右手定则来确定的；

b)确定相邻关节的位姿变换矩阵：

由连杆坐标系O_i-X_iY_iZ_i和相应的连杆参数建立机械臂运动学方程；分别计算出第i-1个连杆到第i个连杆之间的变换矩阵即关节坐标系的原点O_i-1到O_i的位姿变换矩阵，将从基坐标系O₀-X₀Y₀Z₀开始到第i机械臂关节参考坐标系O_i-X_iY_iZ_i的i个连杆变换矩阵相乘得到末端执行器相对于基坐标系O₀-X₀Y₀Z₀的齐次变换矩阵，机械臂关节末端坐标系为O_f-X_fY_fZ_f，如式(1)所示：

其中相邻关节对应的位姿变换矩阵写作：

c)确定添加了误差参数后的位姿变换矩阵：

由于编码器回零误差、加工装配误差的因素，每个连杆的四个DH参数都存在误差，记为连杆夹角误差为Δθ_i、连杆长度误差为Δa_i、连杆偏角误差为Δα_i、连杆距离误差为Δd_i，n个自由度机械臂共有4n个误差参数；为建立机器人末端误差与各误差参数之间的定量关系模型，故包含机器人误差参数后的变换矩阵表示为：