中国计量大学;海宁集成电路与先进制造研究院孙中海获国家专利权
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龙图腾网获悉中国计量大学;海宁集成电路与先进制造研究院申请的专利一种工业机器人的位置误差标定装置及标定方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119901206B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510396372.9,技术领域涉及:G01B11/00;该发明授权一种工业机器人的位置误差标定装置及标定方法是由孙中海;金英连;王凌;周培松;郭政建;王斌锐;王桂荣;刘萌;竺春祥设计研发完成,并于2025-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种工业机器人的位置误差标定装置及标定方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种工业机器人的位置误差标定装置及标定方法。本发明中的位置误差标定装置包括激光测距组件,用于测量机器人末端靶球的三维坐标,激光测距组件包括激光干涉仪、分光镜、二维位置敏感探测器和壳体;二维移动平台,用于在X轴和Y轴方向上移动所述激光测距组件,二维移动平台包括X轴和Y轴方向的丝杠滑块模组以及光栅尺;支撑装置,用于固定和支撑所述二维移动平台,使其能够在三维空间内稳定工作。本发明相较于激光跟踪仪,不需要进行球坐标系与直角坐标系之间的变换,从而可避免激光跟踪仪内圆光栅角度误差的放大作用。本发明可以直接测量反射靶球在测量坐标系下的三维坐标值,具有良好的标定效果,能够满足工业机器人的标定要求。
本发明授权一种工业机器人的位置误差标定装置及标定方法在权利要求书中公布了:1.一种工业机器人的位置误差标定方法,采用位置误差标定装置,该装置包括: 激光测距组件,用于测量机器人末端靶球的三维坐标,所述激光测距组件包括激光干涉仪、分光镜、二维位置敏感探测器和壳体; 二维移动平台,用于在X轴和Y轴方向上移动所述激光测距组件,所述二维移动平台包括X轴和Y轴方向的丝杠滑块模组以及光栅尺; 支撑装置,用于固定和支撑所述二维移动平台,使其能够在三维空间内稳定工作; 其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤1.在机器人末端安装靶球,并启动激光测距组件发射激光束对准靶球; 步骤2.控制机器人末端靶球移动至工作空间内的多个预设位置; 步骤3.利用二维位置敏感探测器反馈的测量值,调整二维移动平台的滑块位置,使激光束对准二维位置敏感探测器中心,并记录X轴和Y轴方向光栅尺的读数作为靶球中心的X和Y坐标值; 步骤4.根据激光测距组件记录的激光束与靶球中心的距离,获得靶球中心的Z坐标值; 步骤5.记录机器人在每个位置下的关节转角数据; 步骤6.基于所记录的靶球三维坐标值和关节转角数据,建立位置误差模型,并利用优化算法辨识机器人运动学模型参数; 步骤7.将辨识后的运动学模型参数补偿至机器人控制器,完成位置误差标定; 所述步骤6中,利用扩展卡尔曼滤波算法对测量数据进行降噪处理,并结合LM算法对机器人运动学模型参数进行优化辨识,以提高标定精度和鲁棒性; 所述步骤6中,基于MD-H模型建立机器人末端坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵,并推导出位置误差模型,具体包括: 根据MD-H模型参数,建立机器人相邻关节的第一齐次变换矩阵; 基于第一齐次变换矩阵,建立机器人末端坐标系相对于基坐标系的第二齐次变换矩阵; 建立机器人末端工具坐标系相对于机器人第六关节坐标系的第三齐次变换矩阵; 建立机器人基坐标系相对于位置误差标定装置的测量坐标系的第四齐次变换矩阵; 由第二齐次变换矩阵、第三齐次变换矩阵和第四齐次变换矩阵获得末端工具坐标系相对于测量坐标系的第五齐次变换矩阵; 取第五齐次变换矩阵的最后一列前若干行,对MD-H模型参数、第三齐次变换矩阵参数、第四齐次变换矩阵参数求导从而推导出位置误差模型,用于描述末端靶球的实际坐标值与名义坐标值之间的偏差。
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