[发明专利]一种用于工业机器人的误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种用于工业机器人的误差补偿方法，属于工业机器人在机加工中的应用技术领域，用于工业机器人的零件铣削加工、大型件的焊接等加工工艺中。本发明通过综合考虑工业机器人在应用过程中的自身重力、所受外力以及动态惯性力，在刚度模型的基础上，根据机器人末端的弹性误差，改变机器人关节的位移输入量，使机器人末端的实际运动轨迹与所需的运动轨迹之间的误差缩小到加工要求的范围内，使两种轨迹无限趋近于重合。本发明的误差补偿方法可提高机械加工的精度和质量，降低误差补偿的成本，具有补偿方法简易的优势。

主权项

一种用于工业机器人的误差补偿方法，其特征在于，步骤如下：(1)根据应用要求，获取机器人末端执行器的预定要求轨迹的离散位置p；(2)建立机器人的运动学参数化模型，包括运动学正逆解、雅可比矩阵和海森矩阵；根据机器人的关节刚度，结合雅可比矩阵和保守刚度转换理论，建立机器人受重力、惯性力和外力的刚度矩阵K；在运动学和刚度基础上，建立机器人的动力学模型；(3)根据机器人的动力学模型，计算机器人末端执行器在预定轨迹上离散位置p所受合力f；(4)利用刚度矩阵K的逆矩阵K‑1，计算机器人末端执行器在受合力f作用下，产生的位置误差δt＝K‑1f；(5)根据位置误差δt，对预定要求轨迹的离散位置p进行修正，生成机器人在承受负载下的运动轨迹离散位置pf＝p‑δt；(6)重新计算在新生成的运动轨迹离散位置pf上的刚度矩阵Kf、所受合力ff和位置误差(7)在新生成的运动轨迹离散位置pf及位置误差δtf的基础上，计算机器人在负载作用下，实际的运动轨迹的离散位置pc＝pf+δtf；(8)计算实际轨迹的离散位置pc与预定要求轨迹的离散位置p之间的离散误差δp＝||pc‑p||；(9)判断机器人的离散误差δp与使用要求下可接受误差ε的大小，若实际离散误差δp不大于可接受误差ε，即||pc‑p||≤ε，则将pf作为机器人应用过程中的实际运动控制轨迹，将此运动轨迹导入运动控制系统，解算机器人的关节输入角位移；(10)若不满足上述条件||pc‑p||≤ε，则继续修正运动轨迹，采用位置修正公式p’＝p+λ(p‑pc)，其中，λ为的δtf中元素的绝对值最大值与其模量比值，即λ＝max{δtf}/||δtf||；(11)将生成的轨迹离散位置带入误差补偿过程，重复步骤(2)‑(9)，重复迭代更新计算过程，直至实际离散误差达到要求，最终解算机器人的关节输入角位移。