(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210736799.5 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市金牛区二环路 北一段111号 (72)发明人 王金栋　唐雷雨　杨晨昊　李澳　 王庆杰　 (74)专利代理 机构 成都虹盛汇泉专利代理有限 公司 51268 专利代理师 陈婷 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 基于位姿测量数据的机器人运动学参数误 差精准辨识方法 (57)摘要 本发明公开一种基于位姿测量数据的机器 人运动学参数误差精准辨识方法， 应用于激光精 密测量技术领域， 针对现有机器人运动学参数标 定中， 多为对多为对机器人末端位置偏差进行测 量， 未考虑末端姿态与运动学参数误差间的相互 关系， 导致运动学参数辨识偏差较大的问题； 本 发明通过激光跟踪仪和倾角传感器采用同一个 时间触发基准源电路时钟模块进行控制， 对运动 过程中机器人末端的位置、 姿态 同步测量。 基于 MD‑H法构建融合机器人位置与姿态的运动学参 数辨识模型， 采用SVD分解法对机器人运动学参 数误差进行求 解， 实现运动学参数的精准 辨识。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 114952861 A 2022.08.30 CN 114952861 A 1.一种基于位姿测量数据的机器人运动学参数误差精准辨识方法， 其特征在于， 所述 方法基于的标定系统包括： 工业机器人、 激光跟踪仪、 倾角传感器、 高精度时间触发基准源 电路时钟模块； 所述机器人包括： 末端法兰盘、 轴1、 轴2， 所述靶标固定于工业机器人末端法 兰盘中心 位置； 激光跟踪仪安装在工业机器人正前方； 倾角传感器安装在工业机器人末端， 并随机器人末端一起运动； 激光跟踪仪和倾角传感器均与高精度时间触发基准源电路时钟 模块连接； 包括以下步骤： S1、 将激光跟踪仪的位置 定义为基站位置； S2、 机器人运行至初始位姿； 仅旋转轴1， 不改变其它轴的角度， 获得不同的多组机器人末端位置， 应用激光跟踪仪 采集一次靶标坐标点， 根据转过不同角度处所获靶标数据拟合出圆C1及圆心O1和平面法线 向量l1； 圆心O1为轴1的旋转中心； 仅旋转轴2， 不改变其它轴的角度， 获得不同的多组机器人末端位置， 应用激光跟踪仪 采集一次靶标坐标点， 根据转过不同角度处所获靶标坐标数据拟合出平面2； 拟合出基座所 在的平面0， 并得到平面0和平面2的交线l2； 圆C1的法线定义为z0轴， 原点定义为平面0与圆 C1法线的交点， x0轴为交线l2， 根据右手螺旋定则， 确定出y0方向， 以此建立机器人基坐标 系， 以此建立机器人基坐标系； S3、 时钟模块输出方波， 当由低电平升至高电平的时刻， 激光跟踪仪和倾角传感器同步 采集数据， 得到位置和位姿数据； S4、 控制机器人各关节在其转角范围内转动， 获得不同的多组机器人末端位置， 通过时 间触发基准源电路时钟模块对各位置处激光跟踪仪所测 坐标数据和 倾角传感器测得姿态 数据进行同步采集， 从而建立工业机器人运动学误差辨识模型； S5、 利用激光跟踪仪和倾角传感器测得的位置和姿态数据， 与其理论目标位置、 姿态进 行比较， 求出相应偏差， 代入建立的机器人运动学误差辨识模 型进行求解， 采用最小二乘法 求出各项运动学参数误差 。 2.根据权利要求1所述的基于位姿测量数据的机器人运动学参数误差精准辨识方法， 其特征在于， 步骤S4所建立的工业机器人运动学误差辨识模 型， 包括： 基于机器人末端位置 数据的机器人运动学误差参数辨识模型与基于机器人末端位姿数据的机器人运动学误差 参数辨识模型； 基于机器人末端位置数据的机器人运动学误差参数辨识模型为： Kp＝[K1 K2 K3 K4 K5] 基于机器人末端位姿数据的机器人运动学误差参数辨识模型： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114952861 A 2Δp和ΔP分别为机器人末端位置误差和位姿误差， Kp和KP分别是将机器人运动学误差 参数变换到机器人末端位置误差及位姿误差的扩展雅克比矩阵， Δη是机器人全部关节的 运动学误差参数向量。 3.根据权利要求2所述的基于位姿测量数据的机器人运动学参数误差精准辨识方法， 其特征在于， 步骤S5所述代入建立的机器人运动学误差辨识模型进行求解， 具体为： 基于 SVD分解对机器人运动学误差参数进行求 解， 剔除拟合过程中的随机扰动项。 4.根据权利要求1所述的基于位姿测量数据的机器人运动学参数误差精准辨识方法， 其特征在于， 所述 步骤S2中， 旋转轴1或轴2采集 坐标点时， 每 个旋转轴至少选 5组标定位置 。 5.根据权利要求1所述的基于位姿测量数据的机器人运动学参数误差精准辨识方法， 其特征在于， 所述 步骤S3中， 时钟模块频率小于或等于12M Hz。 6.根据权利要求1所述的基于位姿测量数据的机器人运动学参数误差精准辨识方法， 其特征在于， 所述 步骤S4中， 获得不同的多组机器人末端位置， 选 定至少12组标定位置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114952861 A 3