【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业机器人，具体涉及一种工业机器人末端位姿误差双重补偿的方法和装置。
技术介绍
1、工业机器人因具备生产效率高、安全性高、节约成本等优点，已经成为解放生产的重要手段，其可靠的空间运动精度是保证高效生产的重要条件。由于工业机器人零部件制造误差、安装误差、编码器测量误差等因素影响，导致其末端位姿精度较低，因此需要采用高精、高效的方法对工业机器人的位姿误差进行补偿。
2、目前国内外针对工业机器人的位姿误差测量和补偿，多采用传统运动学参数修正法。这种方法是基于运动学模型，对工业机器人的运动学参数(如关节角度、连杆长度、关节偏移量、连杆扭角等)进行辨识和修正，以提高工业机器人系统运动的精度和准确性，在工业机器人的运动控制和轨迹规划中起着关键作用。然而，这种方法将影响工业机器人末端位姿误差的各因素(如关节角回转运动误差、温度引起的变形等)都归结为运动学参数误差，忽略了关节回转过程中运动误差的补偿，尤其是角度运动误差(角度位置误差和两个方向的倾斜运动误差)，此误差在阿贝臂作用下对工业机器人末端位姿产生的影响同样不可忽视。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术结合传统运动学参数修正法，提出了一种基于关节回转角度运动误差预先补偿的工业机器人末端位姿误差双重补偿方法，包括：将工业机器人置于零位，测量该工业机器人上的追踪标靶的当前位置，记录为零点；操纵该工业机器人的各关节分别进行独立的回转运动，以测量该追踪标靶的圆弧轨迹定点运动，并记录得到多个实际位置点；基于该零点，以该
2、本专利技术所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，对于任一关节，操纵该工业机器人以该关节进行以零点p0为基准，测量间隔为δθ，运动范围为-δθ·n～δθ·n的回转运动，测量获得实际位置点p'i(i＝1,2,…,2n)的空间位置坐标；以该实际位置点p'i(i＝1,2,…,2n)，使用最小二乘法拟合该运动平面ω1的平面方程及该运动曲线所在球面的球面方程。
3、本专利技术所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，基于该平面方程及该球面方程，获取该实际位置点投影在理论曲线上的空间位置坐标，并结合曲线上的理论位置点的空间位置坐标，获取该实际位置点与该理论位置点的平面内距离，并将其转化为平面内的角度误差，基于所有该实际点的平面内角度误差，获得工业机器人该关节旋转时每个测量点的角度位置误差，基于线性插值方法对每个测量点角度位置误差的数据处理，获取工业机器人该关节在测量范围内的任意点的角度位置误差；基于该平面方程，获取该实际位置点相对该运动平面的投影距离，得到该关节旋转时每个实际位置点的法向偏移误差，基于线性插值方法对每个实际位置点法向偏移误差的数据处理，获取该关节在测量范围内的任意点的法向偏移误差。
4、本专利技术还提出一种工业机器人位姿误差双重补偿装置，包括：初始化模块，用于将工业机器人置于零位，测量该工业机器人上的追踪标靶的当前位置，记录为零点；测量模块，用于操纵该工业机器人的各关节分别进行独立的回转运动，以测量该追踪标靶的圆弧轨迹定点运动，并记录得到多个实际位置点；拟合模块，用于基于该零点，以该实际位置点拟合该回转运动的运动平面及运动曲线；误差获取模块，用于获取该实际位置点于该运动曲线上法向投影的实际点，以该实际点和该回转运动的理论位置点获取该关节的角度位置误差；以及以该实际位置点和该运动平面获取该关节的法向偏移误差；补偿模块，用于基于该角度位置误差和该法向偏移误差，对该关节进行回转角度运动误差补偿。在此基础上再对工业机器人的dh参数辨识和修正，以实现工业机器人位姿误差双重补偿。
5、本专利技术所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置，其中该测量模块包括：对于任一关节，操纵该工业机器人以该关节进行以零点p0为基准，测量间隔为δθ，运动范围为-δθ·n～δθ·n的回转运动，测量获得实际位置点p'i(i＝1,2,…,2n)的空间位置坐标；以该实际位置点p'i(i＝1,2,…,2n)，使用最小二乘法拟合该运动平面ω1的平面方程及该运动曲线所在球面的球面方程。
6、本专利技术所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置，其中该误差获取模块包括角度位置误差获取模块和法向偏移误差获取模块，角度位置误差获取模块用于基于该平面方程及该球面方程，获取该实际位置点投影在理论曲线上的空间位置坐标，并结合曲线上的理论位置点的空间位置坐标，获取该实际位置点与该理论位置点的平面内距离，并将其转化为平面内的角度误差，基于所有该实际点的平面内角度误差，获得工业机器人该关节旋转时每个测量点的角度位置误差，基于线性插值方法对每个测量点角度位置误差的数据处理，获取工业机器人该关节在测量范围内的任意点的角度位置误差；法向偏移误差获取模块用于基于该平面方程，获取该实际位置点相对该运动平面的投影距离，得到该关节旋转时每个实际位置点的法向偏移误差，基于线性插值方法对每个实际位置点法向偏移误差的数据处理，获取该关节在测量范围内的任意点的法向偏移误差。
7、本专利技术还提出一种电子设备，包括如前所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置。
8、本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，当该计算机可执行指令被执行时，实现如前所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法。
9、本专利技术提出的工业机器人位姿误差的双重补偿方法，通过预先对工业机器人的各关节角度运动误差测量和补偿，能够弥补传统工业机器人运动学参数辨识不准确的缺陷，可进一步提高工业机器人运动精度。
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1.一种工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，对于任一关节，操纵该工业机器人以该关节进行以零点P0为基准，测量间隔为Δθ，运动范围为-Δθ·n～Δθ·n的回转运动，测量获得2n个测量点，以该测量点为实际位置点P'，获取该实际位置点的空间位置坐标；
3.如权利要求2所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，基于该平面方程及该球面方程，获取该实际位置点投影在该圆弧轨迹定点运动的理论曲线上的空间位置坐标；结合该理论位置点的空间位置坐标，获取该实际位置点与该理论位置点的平面内距离，转化为该运动平面内的平面角度误差，基于所有该实际位置点的平面角度误差，获得该关节旋转时每个实际位置点的角度位置误差，对所有角度位置误差进行基于线性插值方法的数据处理，获取该关节在该运动曲线上任意点的角度位置误差。
4.如权利要求2所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，基于该平面方程，获取该实际位置点相对该运动平面的投影距离，得到该关节旋转时每个实际位置点的法向偏移误差，对所有实
5.一种工业机器人位姿误差双重补偿装置，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置，其特征在于，该测量模块包括：对于任一关节，操纵该工业机器人以该关节进行以零点P0为基准，测量间隔为Δθ，运动范围为-Δθ·n～Δθ·n的回转运动，测量获得2n个测量点，以该测量点为实际位置点P'，获取该实际位置点的空间位置坐标；
7.如权利要求6所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置，其特征在于，该误差获取模块包括角度位置误差获取模块，用于基于该平面方程及该球面方程，基于该平面方程及该球面方程，获取该实际位置点投影在该圆弧轨迹定点运动的理论曲线上的空间位置坐标；结合该理论位置点的空间位置坐标，获取该实际位置点与该理论位置点的平面内距离，转化为该运动平面内的平面角度误差，基于所有该实际位置点的平面角度误差，获得该关节旋转时每个实际位置点的角度位置误差，对所有角度位置误差进行基于线性插值方法的数据处理，获取该关节在该运动曲线上任意点的角度位置误差。
8.如权利要求6所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置，其特征在于，该误差获取模块包括法向偏移误差获取模块，用于基于该平面方程，获取该实际位置点相对该运动平面的投影距离，得到该关节旋转时每个实际位置点的法向偏移误差，对所有实际位置点法向偏移误差进行基于线性插值方法的数据处理，获取该关节在该运动曲线上任意点的法向偏移误差。
9.一种电子设备，包括如权利要求5～8任一项所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，当该计算机可执行指令被执行时，实现如权利要求1～4任一项所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法。
...【技术特征摘要】
1.一种工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，对于任一关节，操纵该工业机器人以该关节进行以零点p0为基准，测量间隔为δθ，运动范围为-δθ·n～δθ·n的回转运动，测量获得2n个测量点，以该测量点为实际位置点p'，获取该实际位置点的空间位置坐标；
3.如权利要求2所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，基于该平面方程及该球面方程，获取该实际位置点投影在该圆弧轨迹定点运动的理论曲线上的空间位置坐标；结合该理论位置点的空间位置坐标，获取该实际位置点与该理论位置点的平面内距离，转化为该运动平面内的平面角度误差，基于所有该实际位置点的平面角度误差，获得该关节旋转时每个实际位置点的角度位置误差，对所有角度位置误差进行基于线性插值方法的数据处理，获取该关节在该运动曲线上任意点的角度位置误差。
4.如权利要求2所述的工业机器人位姿误差双重补偿方法，其特征在于，基于该平面方程，获取该实际位置点相对该运动平面的投影距离，得到该关节旋转时每个实际位置点的法向偏移误差，对所有实际位置点的法向偏移误差进行基于线性插值方法的数据处理，获取该关节在该运动曲线上任意点的法向偏移误差。
5.一种工业机器人位姿误差双重补偿装置，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的工业机器人位姿误差双重补偿装置，其特征在于，该测量模块包括：对于任一关节，操纵该工业机器人以该关节进...
【专利技术属性】
技术研发人员：张记云，贾沛，赵宏剑，娄志峰，曹晓擎，滕利臣，田成花，付飞，张皓，顾聪，牟晋卓，郭一冉，王雍，
申请(专利权)人：北京机械工业自动化研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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