[发明专利]一种机器人轨迹误差的测量方法

摘要

本发明涉及一种机器人轨迹误差的循迹测量方法，本发明可以测量机器人全程或局部最大运动误差：若需要测量机器人某一段时间内或全程最大运动误差，在机器人运动过程中，通过视觉成像系统全程实时采集机器人末端实际运动轨迹与轨迹发生器产生的理论轨迹，通过比较两种轨迹，可得到机器人某一段时间内或全程最大运动误差。本发明可以测量机器人运动过程中关键离散点运动误差：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，通过视觉成像系统实时采集此时机器人末端实际空间点坐标与轨迹发生器产生的理论空间点坐标，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。本发明采用循迹测量的方法，在机器人运动过程中，对机器人末端的运动轨迹进行实时误差测量。

主权项

1.一种机器人轨迹误差的测量方法，其特征在于所述方法通过用于轨迹发生器的旋转双棱镜系统和用于轨迹图像采集的双目视觉测量系统实现，所述方法用于对机器人全程或局部最大运动误差进行测量，其中：所述旋转双棱镜系统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所第一相机(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)另一端固定在底板(7)上；第二相机(4)与第二支杆(6)一端相连，第二支杆(6)另一端固定在底板(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，计算出标记点(10)随时间变化的理论运动位置曲线T1(X,Y,Z)；(3)基于旋转双棱镜逆向方法，根据步骤(2)所述的理论运动位置曲线T₁(X,Y,Z)可以计算出第一旋转双棱镜(1)和第二旋转双棱镜(2)的旋转角度(θ₁(t),θ₂(t))和旋转速度(v₁(t),v₂(t))；其中：(4)控制机器人和旋转双棱镜系统同时动作，入射激光从第一旋转双棱镜(1)入射面中心垂直入射，并根据已知的旋转角度(θ1(t),θ2(t))和旋转速度(v1(t),v2(t))控制第一旋转双棱镜(1)和第二旋转双棱镜(2)旋转；使得出射激光打在机器人末端(9)上标记点(10)的理论位置，作为机器人的理论轨迹发生器；(5)第一相机(3)和第二相机(4)对机器人末端(9)进行拍照；(6)对同一时刻第一相机(3)和第二相机(4)拍摄的照片，进行机器人末端标记点的图像匹配，得到机器人末端标记点在第一相机(3)内的图像坐标系坐标(x1,y1)和第二相机(4)内的图像坐标系坐标(x2,y2)；(7)对同一时刻第一相机(3)和第二相机(4)拍摄的照片，进行机器人末端上激光点的图像匹配，得到激光点在第一相机(3)内的图像坐标系坐标(x3,y3)和第二相机(4)内的图像坐标系坐标(x4,y4)；(8)基于双目视觉测量方法，通过步骤(6)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)的实际三维坐标(X1,Y1,Z2)；由步骤(7)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)；(9)根据得到的一系列标记点(10)和激光点(11)的三维坐标，分别进行机器人实际运动轨迹和理论运动轨迹拟合，得到机器人实际运动轨迹T2(X,Y,Z)和理论运动轨迹T1(X,Y,Z)；(10)通过比较实际运动轨道和理论运动轨迹两条曲线间距离，可得到机器人全程或局部最大运动误差。