一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法与流程

技术特征：
1.一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤s1：建立机器人基坐标系{b}、工具坐标系{t}和空间对齐点世界坐标系{u}，从而建立工业机器人的dh运动学模型；步骤s2：调整工业机器人各个关节角的角度使得机器人工具末端与空间同一个点对齐n次，n大于或等于4，并记录每一次对齐时的各关节角值；步骤s3：建立{b}参数的误差模型；步骤s4：分析误差模型系数矩阵的病态程度，去除矩阵中线性相关列并对该矩阵进行优化；步骤s5：求解{b}参数误差模型，并对相应参数初步辨识并补偿；步骤s6：建立{b}和tcp参数的误差模型并执行步骤s4，求解{b}和tcp参数的误差模型，并对相应参数补偿；步骤s7：建立{b}、tcp和零点的参数误差模型并执行步骤s4，进行参数误差辨识并补偿，对{b}、tcp和零点参数进行精确标定。2.根据权利要求1所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：完成步骤s2后，可直接执行步骤s6，即直接对{b}和tcp参数进行初步标定。3.根据权利要求1所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：所述步骤s1具体地：按照d
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h方法建立连杆坐标系，以各连杆的结构参数和运动参数得出d
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h参数表，根据d
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h参数表和连杆坐标系，可将机器人运动学方程描述为{b}到{t}的齐次变换矩阵将各个连杆的变换矩阵相乘，便可得到关于关节变量θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6的函数，即机器人的手臂变换矩阵。4.根据权利要求3所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：所述步骤s3具体地：用a
i
表示建立连杆i的预辨识模型，通过展开近似求得dh模型的微分运动矢量e
i
，从而得到机器人末端执行器的总误差e的表达式，取位置微分变量进行标定计算。5.据权利要求1所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：所述步骤s4具体地：通过奇异值分解对矩阵进行线性相关变量剔除处理。6.根据权利要求5所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：对奇异值分解后的矩阵，采取对列向量单位化后再辨识的方法再进行优化。7.根据权利要求1所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：所述步骤s5、步骤s6和步骤s7，均采用迭代最小二乘法对误差模型的进行求解。8.根据权利要求1所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：所述自标定方法还包括步骤s8：对标定后的参数进行噪声消除降低过拟合程度。9.根据权利要求8所述的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，其特征在于：所述步骤s8具体地：在对应的n组数据的基础上，对补偿后的参数用扩展卡尔曼滤波消除对其和其他过程中的高斯噪声的影响。

技术总结
本发明公开了一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，通过多点对尖的机器人姿位参数，分阶段地建立参数误差模型，并对系数矩阵去除冗余参数、优化降低系数矩阵条件数之后，采用迭代最小二乘估计与消除高斯噪声的扩展卡尔曼滤波结合的参数辨识方法，进行求解并消除噪声。本发明的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，对TCP进行标定的同时，还能够寻回因各种原因丢失的机器人零点，成本低、效率高，而且操作简单，工程人员只需控制机器人进行姿态变换对齐尖点即可。本发明可应用于机器人定位系统技术中。人定位系统技术中。人定位系统技术中。


技术研发人员：肖启伟 周星 黄石峰 张建华 黄键
受保护的技术使用者：佛山智能装备技术研究院
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/10/8