[发明专利]一种机器人运动轨迹关键点误差测量方法

摘要

本发明涉及一种机器人运动轨迹关键点误差测量方法，本发明可以实现机器人运动过程中关键离散点运动误差测量：在机器人运动过程中，控制机器人在某一关键点处停止运动，通过视觉成像系统采集此时机器人末端实际空间点坐标，同时关键点生成的双棱镜跟踪装置产生机器人运动到此关键点的理论坐标，通过比较计算两点之间距离，可得到关键离散点处的机器人运动误差。本方法属于非接触测量机器人运动轨迹误差方法，不需要直接接触机器人。保证了在不破坏机器人的情况下，能精确得到机器人运动轨迹关键点误差测量。

主权项

1.机器人运动轨迹关键点误差的测量方法，其特征在于所述方法通过用于关键点生成的双棱镜跟踪装置和用于关键点图像采集的双目视觉测量系统实现，所述方法用于机器人运动过程中关键离散点运动误差进行测量，其中：所述双棱镜跟踪装置包括第一旋转双棱镜(1)和第二旋转双棱镜(2)，第一旋转双棱镜(1)和第二旋转双棱镜(2)同轴布置；所述双目视觉测量系统包括第一相机(3)、第二相机(4)、第一支杆(5)、第二支杆(6)和底板(7)，第一相机(3)与第一支杆(5)一端相连，第一支杆(5)另一端固定于底板(7)上；第二相机(4)与第二支杆(6)一端相连，第二支杆(6)另一端固定于底板(7)上；第一相机(3)和第二相机(4)同时对机器人末端(9)进行拍摄，并设置同样的拍摄间隔；对拍摄的照片进行特征匹配，匹配的内容为机器人末端标记点(10)和激光点(11)；具体步骤如下：(1)在关节机器人末端粘贴一个标记点(10)；(2)根据关节机器人各关节的运动角度以及角速度，计算出需要测量运动误差的关键点位置坐标M_i(x_i,y_i,z_i)，其中：i＝1,2,3…，并可得到理论上机器人运动到关键点M_i(x_i,y_i,z_i)的时间t_i；(3)基于旋转双棱镜查表法，根据机器人运动过程中关键点M_i(x_i,y_i,z_i)，可查表得出激光点(11)到达关键点M_i时，第一旋转双棱镜(1)和第二旋转双棱镜(2)的转角是(θ_i1,θ_i2)；(4)控制关键点生成的双棱镜跟踪装置中第一旋转双棱镜(1)和第二旋转双棱镜(2)的转角为(θ_i1,θ_i2)，使激光点(11)打在机器人运动第一个关键点M₁(x₁,y₁,z₁)上；(5)控制机器人动作到t₁时刻并停止，使机器人末端(9)到达第一个关键点M₁(x₁,y₁,z₁)的实际位置；(6)使用第一相机(3)和第二相机(4)对机器人末端(9)进行拍照；(7)对第一相机(3)和第二相机(4)拍摄的照片与标记点(10)的图像进行匹配，得到标记点(10)在第一相机(3)内的图像坐标系坐标(x₁,y₁)，在第二相机(4)内的图像坐标系坐标(x₂,y₂)；(8)对第一相机(3)和第二相机(4)拍摄的照片与激光点(11)的图像进行匹配，得到激光点(11)在第一相机(3)内的图像坐标系坐标(x₃,y₃)，在第二相机(4)内的图像坐标系坐标(x₄,y₄)；(9)基于双目视觉测量方法，通过步骤(7)得到的标记点(10)在第一相机(3)内的图像坐标系坐标(x₁,y₁)，与在第二相机(4)内的图像坐标系坐标(x₂,y₂)，可计算出机器人运动时末端上标记点(10)的三维坐标(X₁,Y₁,Z₁)；通过步骤(8)得到的激光点(11)在第一相机(3)内的图像坐标系坐标(x₃,y₃)，与在第二相机(4)内的图像坐标系坐标(x₄,y₄)，可计算出机器人运动时末端上激光点(11)的三维坐标(X₂,Y₂,Z₂)；(10)根据公式可计算得到第一个关键点M₁(x₁,y₁,z₁)处的运动误差δ；(11)其他运动关键点M_i(x_i,y_i,z_i)(i＝2,3,4…)的运动误差测量过程和第一个关键点的运动误差测量过程相同。