本發(fā)明涉及機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于機(jī)器人精度標(biāo)定的方法。
背景技術(shù)：
：機(jī)器人精度指重復(fù)定位精度和絕對(duì)定位精度，主要是受限于機(jī)器人加工和裝配精度，精度標(biāo)定可以在這一固有屬性基礎(chǔ)上對(duì)其d-h參數(shù)進(jìn)行修正。目前工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定的方法主要包括開(kāi)環(huán)標(biāo)定(激光跟蹤儀、igps)、基于物理約束標(biāo)定、基于視覺(jué)標(biāo)定等方法，其中存在測(cè)量造價(jià)高、受限于加工精度、轉(zhuǎn)換誤差等問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種用于機(jī)器人精度標(biāo)定的方法，用以解決現(xiàn)有機(jī)器人標(biāo)定精度差的問(wèn)題，操作簡(jiǎn)便、成本較低，極大提高機(jī)器人精度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體地，該用于機(jī)器人精度標(biāo)定的方法包括以下步驟：1)、建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系，機(jī)器人位于基礎(chǔ)坐標(biāo)系內(nèi)，測(cè)得機(jī)器人末端在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的位置；2)、為機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)指定一個(gè)理論參考坐標(biāo)系，用d-h表示法對(duì)機(jī)器人建模，每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位姿由四個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)確定：相鄰連桿夾角θ；相鄰連桿間的距離d；相鄰關(guān)節(jié)距離a；相鄰關(guān)節(jié)軸間夾角α；3)、建立相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)的變換矩陣an+1，變換矩陣依次右乘得到機(jī)器人的總變換矩陣t；4)、計(jì)算機(jī)器人末端相對(duì)參考坐標(biāo)系的理論位姿x；5)、建立機(jī)器人誤差計(jì)算方程△x＝x`-x，其中x＝f(a,d,t,θ,α)，機(jī)器人末端實(shí)際位姿x`＝f(a+△a,d+△d,t+△t,θ+△θ,α+△α)；6)、求出△x；7)、利用最小二乘法求出機(jī)器人參數(shù)誤差△p＝(xtx)-1xt△x；8)、各關(guān)節(jié)參數(shù)誤差pn＝pn-1+△p，重復(fù)步驟1)～7)多次，最后將這些誤差補(bǔ)償?shù)綑C(jī)器人的d-h模型參數(shù)中。步驟1)中所述的測(cè)得機(jī)器人末端在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的位置具體方法為：在機(jī)器人的各關(guān)節(jié)處安裝編碼器，各編碼器通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將編碼器的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)并計(jì)算出機(jī)器人末端在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的位置。步驟4)中所述的理論位姿x計(jì)算方程為：x＝zte；其中z為機(jī)器人的機(jī)械臂與參考坐標(biāo)系相聯(lián)系的變換矩陣，機(jī)器人末端相對(duì)所在機(jī)械臂是固定的，所以為機(jī)器人末端指定獨(dú)立坐標(biāo)系，e為機(jī)械臂末端的獨(dú)立坐標(biāo)系。步驟1)中所述的建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系的具體方法為：加工一矩形箱體，并在矩形箱體表面雕刻出坐標(biāo)點(diǎn)，以箱體任意三面交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系。所述的矩形箱體是利用cnc加工技術(shù)加工而成，加工精度為0.01mm。所述的變換矩陣an+1＝rot(z,θ)trans(0,0,d)trans(a,0,0)rot(x,a)。步驟6)中，由于誤差很小，將機(jī)器人誤差計(jì)算方程簡(jiǎn)化成線性方程計(jì)算△x：本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：建立一個(gè)實(shí)際的基礎(chǔ)坐標(biāo)系，通過(guò)計(jì)算機(jī)器人末端理論位姿和實(shí)際位姿得到機(jī)器人誤差，進(jìn)一步計(jì)算得到機(jī)器人的參數(shù)誤差，然后將各參數(shù)誤差補(bǔ)償?shù)綑C(jī)器人的d-h模型參數(shù)中，本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、成本較低，極大提高機(jī)器人精度。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為參考坐標(biāo)系的示意圖。圖3為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1～2，該用于機(jī)器人精度標(biāo)定的方法包括以下步驟：1)、利用cnc加工技術(shù)加工一矩形箱體，加工精度為0.01mm，在矩形箱體表面雕刻出坐標(biāo)點(diǎn)，以箱體任意三面交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系。機(jī)器人通過(guò)基座設(shè)置在基礎(chǔ)坐標(biāo)系內(nèi)，在機(jī)器人的各關(guān)節(jié)處安裝編碼器，各編碼器通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將編碼器的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)并計(jì)算出機(jī)器人末端在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的位置。2)、為機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)指定一個(gè)理論參考坐標(biāo)系，用d-h表示法對(duì)機(jī)器人建模，每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位姿由四個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)確定：相鄰連桿夾角θ；相鄰連桿間的距離d；相鄰關(guān)節(jié)距離a；相鄰關(guān)節(jié)軸間夾角α。3)、建立相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)的變換矩陣an+1，變換矩陣依次右乘得到機(jī)器人的總變換矩陣t；其中各參數(shù)參照表一。表一、機(jī)器人各關(guān)節(jié)的參數(shù)關(guān)節(jié)θ(°)α(°)a(mm)d(mm)10-900120290-901000300300049090030050-901000末端178由于是五軸機(jī)器人，t5＝a1a2a3a4a5。4)、利用下述方程計(jì)算機(jī)器人末端相對(duì)參考坐標(biāo)系的理論位姿x；x＝zte；其中z為機(jī)器人的機(jī)械臂與參考坐標(biāo)系相聯(lián)系的變換矩陣，機(jī)器人末端相對(duì)所在機(jī)械臂是固定的，所以為機(jī)器人末端指定獨(dú)立坐標(biāo)系，e為機(jī)械臂末端的獨(dú)立坐標(biāo)系。5)、建立機(jī)器人誤差計(jì)算方程△x＝x`-x，其中x＝f(a,d,t,θ,α)，機(jī)器人末端實(shí)際位姿x`＝f(a+△a,d+△d,t+△t,θ+△θ,α+△α)。6)、由于誤差很小，將機(jī)器人誤差計(jì)算方程簡(jiǎn)化成線性方程計(jì)算△x：求出△x。7)、利用最小二乘法求出機(jī)器人參數(shù)誤差△p＝(xtx)-1xt△x。8)、各關(guān)節(jié)參數(shù)誤差pn＝pn-1+△p，重復(fù)步驟1)～7)多次，通過(guò)反復(fù)迭代直到誤差足夠小，最后將這些誤差補(bǔ)償?shù)綑C(jī)器人的d-h模型參數(shù)中，參照表二。表二、標(biāo)定后的機(jī)器人各關(guān)節(jié)參數(shù)關(guān)節(jié)θ(°)α(°)a(mm)d(mm)10-90-1.005121.23290.24-9098.25030.1250.12300.290.98490.1290.3010.25301.65-0.823-89.56103.20.524末端179.28將此d-h參數(shù)值植入到實(shí)際模型中，再進(jìn)行精度驗(yàn)證。表三、機(jī)器人標(biāo)定前后的誤差對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)定前第一次標(biāo)定后最大誤差13.6351.520平均誤差8.5630.856由表三可以看出，本發(fā)明極大提高機(jī)器人精度。實(shí)施例2本實(shí)施例中的機(jī)器人可以是六軸或者更多，同樣可以采用上述方法進(jìn)行標(biāo)定。實(shí)施例3參見(jiàn)圖3，為了進(jìn)一步的保證機(jī)器人精度標(biāo)定的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例在機(jī)器人相鄰機(jī)械臂的關(guān)節(jié)處安裝由電磁離合器，該電磁離合器包括固定臂2、轉(zhuǎn)動(dòng)臂1、旋轉(zhuǎn)軸3和離合器本體，轉(zhuǎn)動(dòng)臂1通過(guò)圓柱銷(xiāo)15與旋轉(zhuǎn)軸3固定連接，旋轉(zhuǎn)軸3與固定臂2相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，離合器本體連接在固定臂2與旋轉(zhuǎn)軸3之間并控制旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)與停止，相鄰兩個(gè)機(jī)械臂分別鏈接轉(zhuǎn)動(dòng)臂1和固定臂2，利用離合器本體將旋轉(zhuǎn)軸3鎖定在固定臂2上，進(jìn)而鎖定轉(zhuǎn)動(dòng)臂1，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便、成本較低，極大提高機(jī)器人的精度。兩個(gè)固定臂2對(duì)稱設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)臂1的兩側(cè)，旋轉(zhuǎn)軸3通過(guò)軸承14轉(zhuǎn)動(dòng)連接固定臂2，固定臂2的外側(cè)設(shè)有軸向固定軸承14的端蓋。端蓋包括軸承端蓋13和輔側(cè)端蓋16，輔側(cè)端蓋16通過(guò)螺栓固定在相對(duì)應(yīng)的固定臂2外側(cè)，離合器本體和軸承端蓋13通過(guò)螺栓固定在一個(gè)固定臂2的外側(cè)。離合器本體包括離合器外殼4、電磁線圈5、銜鐵6、摩擦片7、定片8和鎖緊彈簧10，離合器外殼4與軸承端蓋13和固定臂2固定連接，電磁線圈5固定在離合器外殼4的圓形槽中，旋轉(zhuǎn)軸3的一端通過(guò)圓錐銷(xiāo)11固定連接有一個(gè)限位套12，摩擦片7軸向滑動(dòng)地套在限位套12的外側(cè)，摩擦片7與限位套12同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，離合器外殼4上設(shè)有四爪導(dǎo)軌，定片8軸向滑動(dòng)地連接四爪導(dǎo)軌，多個(gè)摩擦片7與定片8有交替設(shè)置，銜鐵6固定在外側(cè)定片8的一側(cè)，在銜鐵6與離合器外殼4之間設(shè)有鎖緊彈簧10，鎖緊彈簧10推動(dòng)銜鐵6壓緊定片8和摩擦片7，從而使摩擦片7固定，進(jìn)而通過(guò)限位套12和旋轉(zhuǎn)軸3使得轉(zhuǎn)動(dòng)臂1固定。離合器外殼4還連接有一個(gè)調(diào)節(jié)擋圈9，定片8和摩擦片7固定在調(diào)節(jié)擋圈9與銜鐵6之間，通過(guò)調(diào)節(jié)擋圈9調(diào)節(jié)定片8與摩擦片7的間隙。離合器斷電情況下，也就是電磁線圈5斷電，鎖緊彈簧10預(yù)壓力壓緊銜鐵6使摩擦片7和定片8貼合，實(shí)現(xiàn)鎖定轉(zhuǎn)動(dòng)臂1的功能；離合器通電情況下，也就是電磁線圈5得電，電磁線圈5磁力克服鎖緊彈簧10的彈力吸合銜鐵6，使摩擦片7和定片8松開(kāi)，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)臂1可以旋轉(zhuǎn)。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12