基于平面约束的机器人标定方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于平面约束的机器人标定方法，其特征在于，包括：步骤s1：采集机器人关节角度；步骤s2：构建机器人参数模型；步骤s3：基于机器人参数模型构建代价函数；步骤s4：利用采集的机器人关节角度迭代优化代价函数，直至代价函数值最小；当代价函数值最小时，机器人的参数值最优。2.根据权利要求1所述的基于平面约束的机器人标定方法，其特征在于，所述步骤s1采用：步骤s1.1：将机械加工铁块放置在机器人的预设工作区域内；步骤s1.2：将机器人设置在示教模式下，并将机器人末端尖针以不同的姿态触碰铁块上表面，分别采集不同姿态下的机器人6个关节的角度。3.根据权利要求1所述的基于平面约束的机器人标定方法，其特征在于，所述步骤s2采用：步骤s2.1：根据改进的d-h建模方法，关节坐标系{i}相对前一个关节坐标系{i-1}的坐标变换关系：步骤s2.2：机器人末端相对于机器人基座的转换矩阵为：步骤s2.3：已知机器人末端针尖相对机器人6轴坐标系的x,y,z方向的偏移分别为pt_x,pt_y,pt_z,则末端针尖坐标系相对6轴坐标系为：步骤s2.4：机器人末端针尖相对机器人基坐标系的转换矩阵为：步骤s2.5：基于第n次触碰铁块表面采集的关节角度q
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，关节坐标系{i}相对前一个关节坐标系{i-1}的坐标变换关系：1}的坐标变换关系：步骤s2.6：联合到得到机器人末端针尖的位姿步骤s2.7：根据机器人模型计算针尖的位置：
4.根据权利要求1所述的基于平面约束的机器人标定方法，其特征在于，所述步骤s3采用：步骤s3.1：定义铁块平面方程为为z＝a*x b*y c,其中，z，x，y分别表示针尖的三维坐标，a,b,c为系数；步骤s3.2：使用最小二乘法拟合p1...pn坐标点，解方程系数：其中，zn，xn，yn表示第n次触碰铁块根据机器人模型计算出来的针尖的三维坐标值；步骤s3.3：将n个点的x,y坐标分别代入铁块平面方程，得到平面上的值令z和之间的误差最小，定义代价函数f
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：5.根据权利要求1所述的基于平面约束的机器人标定方法，其特征在于，所述步骤s4采用：利用采集的机器人关节角度通过粒子群算法迭代优化代价函数，直至代价函数值最小；当代价函数值最小时，机器人的参数值最优。6.一种基于平面约束的机器人标定系统，其特征在于，包括：模块m1：采集机器人关节角度；模块m2：构建机器人参数模型；模块m3：基于机器人参数模型构建代价函数；模块m4：利用采集的机器人关节角度迭代优化代价函数，直至代价函数值最小；当代价函数值最小时，机器人的参数值最优。7.根据权利要求6所述的基于平面约束的机器人标定系统，其特征在于，所述模块m1采用：模块m1.1：将机械加工铁块放置在机器人的预设工作区域内；模块m1.2：将机器人设置在示教模式下，并将机器人末端尖针以不同的姿态触碰铁块上表面，分别采集不同姿态下的机器人6个关节的角度。8.根据权利要求6所述的基于平面约束的机器人标定系统，其特征在于，所述模块m2采用：模块m2.1：根据改进的d-h建模方法，关节坐标系{i}相对前一个关节坐标系{i-1}的坐标变换关系：模块m2.2：机器人末端相对于机器人基座的转换矩阵为：模块m2.3：已知机器人末端针尖相对机器人6轴坐标系的x,y,z方向的偏移分别为pt_x,pt_y,pt_z,则末端针尖坐标系相对6轴坐标系为：
模块m2.4：机器人末端针尖相对机器人基坐标系的转换矩阵为：模块m2.5：基于第n次触碰铁块表面采集的关节角度q
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，关节坐标系{i}相对前一个关节坐标系{i-1}的坐标变换关系：1}的坐标变换关系：模块m2.6：联合到得到机器人末端针尖的位姿模块m2.7：根据机器人模型计算针尖的位置：9.根据权利要求6所述的基于平面约束的机器人标定系统，其特征在于，所述模块m3采用：模块m3.1：定义铁块平面方程为为z＝a*x b*y c,其中，z，x，y分别表示针尖的三维坐标，a,b,c为系数；模块m3.2：使用最小二乘法拟合p1...pn坐标点，解方程系数：其中，zn，xn，yn表示第n次触碰铁块根据机器人模型计算出来的针尖的三维坐标值；模块m3.3：将n个点的x,y坐标分别代入铁块平面方程，得到平面上的值令z和之间的误差最小，定义代价函数f
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：10.根据权利要求6所述的基于平面约束的机器人标定系统，其特征在于，所述模块m4采用：利用采集的机器人关节角度通过粒子群算法迭代优化代价函数，直至代价函数值最小；当代价函数值最小时，机器人的参数值最优。

技术总结
本发明提供了一种基于平面约束的机器人标定方法及系统，包括：步骤S1：采集机器人关节角度；步骤S2：构建机器人参数模型；步骤S3：基于机器人参数模型构建代价函数；步骤S4：利用采集的机器人关节角度迭代优化代价函数，直至代价函数值最小；当代价函数值最小时，机器人的参数值最优。本发明降低了采集数据的复杂度，只需要机器人末端尖针以不同的姿态触碰铁块表面，使得标定流程简化。使得标定流程简化。使得标定流程简化。


技术研发人员：夏子涛 郭震
受保护的技术使用者：上海景吾酷租科技发展有限公司
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2022/4/26