0095] 在i位置的拉线的方向向量：
[0096]利用方向余弦cosai2+cosPi2+cos γ i2 = l，计算出角度γ i从而确定在i位置的拉线 的方向向量111，111=((308€4，(308&，(308丫士）；
[0097] 在」位置的拉线的方向向量11为:11=((308(^，(308氏，(308丫」）； ηι·η
[0098] 在i位置的拉线与在j位置的拉线的夹角約,/为：ct)s的../ ^|m[>|n| ；
[0099] 机器人7末端i与j两点之间距离的计算：
[0100]根据余弦定理/,、/=/,2十/,,.2 ,求出末端在空间两点i与j之间的距离 式中，li、込表示当机器人7末端位置分别为i、j时，拉线传感器4的拉线长度; 分别表示当机器人7末端位置为i时，拉线与水平面x轴的夹角、与y轴的夹角、与z轴的夹角； 4、的、γ』分别表示当机器人7末端位置为j时，拉线与水平面X轴的夹角、与y轴的夹角、与z 轴的夹角；
[0101] SteplO、待标定的机器人7结构参数的求解：
[0102] 利用采集到的机器人7的关节转角数据，计算得到的距离1^，以及机器人7的运动 学方程列出t个方程，每个方程形式为：
[0103] lu= ^(χ； -λ-)2 +(>v -3'/)2 +U-/ -^/)2 -X/ - (AJ ，· ?.d)
[0104] 其中，.1'/=./1供,|及2，'''，見.>1.， ())表不机器人7末端位置位于；[时的坐标值，911， ζ,.=須.，q) θ1>2,…，01>w表示机器人7末端位置位于i时的w个关节转角值，q为待辨识的机器人7结构参 数向量； A./ - (沒/..1，沒/,2, · ?..ιν，M)
[0105] 々-^^/，^/^，…，^^丨表示机器人了末端位置位于^寸的坐标值，9^， 2/ - (〇/,i ，· ?.，η., q) θ j, 2 , ··· , θ j, ?表不机器人7末端位置位于j时的W个关节转角值；
[0106] SteplO、求解t个方程组成的方程组：
[0107] /, 2 = y(.V| - .v2)2 +(.V| - ν2Γ ^ (-] -ζ：)2
[0108] - %)2 +(.Γ2 - 3?)2 +(? - %)2
[0109] ···
[0110] it_^t = -XfY + (^-1 -ν,Υ + (z^Y -ztf
[0111] 在上面的方程组中，只有待辨识的机器人7的结构参数向量q是不确定的，利用非 线性最小二乘法即可求解，得到结构参数向量q的精确值；
[0112] Stepll、将结构参数向量q代入机器人7的运动学方程中，验证标定结果的有效性， 完成机器人7的标定。
[0113] 上面结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述 实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。
【主权项】
1. 一种基于末端非完整坐标信息的机器人标定系统，其特征在于:包括固定平台（1)、 磁性表座(2)、连接杆(3)、拉线传感器(4)、倾角传感器(5)、万向节(6)、机器人(7)、拉线传 感器电缆(8)、机器人电缆(9)、倾角传感器电缆(10)、计算机(11); 所述磁性表座（2)通过磁力安装在固定平台（1)上，磁性表座（2)与拉线传感器(4)通过 连接杆(3)连接在一起，拉线传感器(4)拉线的末端安装在万向节(6)上，万向节(6)上贴有 倾角传感器(5)，倾角传感器(5)随万向节(6)-起运动，万向节(6)安装在机器人(7)上;拉 线传感器(4)、倾角传感器(5)分别通过拉线传感器电缆(8)、倾角传感器电缆(10)与计算机 (11)连接通讯，机器人(7)通过机器人电缆(9)与计算机（11)连接通讯;通过计算机（11)采 集拉线传感器(4)的拉线长度、倾角传感器(5)的角度、机器人(7)的关节转角。2. -种基于末端非完整坐标信息的机器人标定方法，其特征在于:所述方法的具体步 骤如下： Stepl、将倾角传感器巧)贴在万向节(6)上，并将万向节(6)安装在机器人(7)末端上； Step2、将拉线传感器(4)通过连接杆(3)安装在磁性表座（2)上，并固定磁性表座（2)， 将拉线传感器(4)的拉线与万向节(6)的末端连接； Step3、上电，打开倾角传感器（5)、拉线传感器(4)、机器人（7)，并将机器人(7)移动至 初始位姿且满足初始化计数变量v = 0; Step4、判断是否完成数据采集操作； 若已经完成数据采集则转至Step7,若尚未完成则转至Step4; Step5、计数变量自增1 :v = v+l; steps、通过计算机（11)采集拉线传感器(4)的拉线长度、倾角传感器(5)的角度数据和 机器人(7)的关节转角数据； Step7、变换机器人(7)的位姿，变换的原则为:按照关节顺序的大小依次变换每个关节 的转角;其中所有关节变换次数为t，每变换一次就返回到步骤Step4进行判断； steps、完成数据采集后令t = V; Step9、机器人(7)末端空间连续两点i与j距离的计算： 数据采集完成后，利用采集到数据即可计算机器人（7)末端空间连续两点i与j距离 li,j;由于拉线传感器(4)的拉线与倾角传感器(5)所在平面始终垂直，并且倾角传感器(5) 与拉线一起随着万向节(6)运动，则倾角传感器(5)采集的角度为拉线与水平面X轴的夹角 曰、与y轴的夹角β:首先通过采集到的角度计算得到拉线的方向向量，其次根据拉线的方向 向量计算出在i位置的拉线与在j位置的拉线的夹角，最后根据在i位置的拉线与在j位置的 拉线的夹角及在i位置的拉线与在j位置的拉线的长度计算出机器人(7)末端i与机器人(7) 末端j两点之间的距离； 方向向量的计算： 在i位置的拉线的方向向量： 利用方向余弦cosai2+cos0i2+cos 丫 i2 = l，计算出角度丫 i从而确定在i位置的拉线的方 向向量m，m=(cos曰i,cos0i,cos 丫 i); 在j位置的拉线的方向向量n为:n=レosαj,cosβj,cos丫j); 在i位置的拉线与在j位置的拉线的夹角締为：机器人(7)末端i与j两点之间距离的计算： 根据余弦定理2,',..cos巧，，求出末端在空间两点i与j之间的距离li, j; 式中，li、l康示当机器人(7)末端位置分别为i、j时，拉线传感器(4)的拉线长度;αι、βι、丫 1 分别表示当机器人(7)末端位置为i时，拉线与水平面X轴的夹角、与y轴的夹角、与Ζ轴的夹 角；Qj、扣、丫 J分别表示当机器人(7)末端位置为j时，拉线与水平面X轴的夹角、与y轴的夹 角、与Z轴的夹角； SteplO、待标定的机器人(7)结构参数的求解： 利用采集到的机器人(7)的关节转角数据，计算得到的距离及机器人(7)的运动 学方程列出t个方程，每个方程形式为：其中，'表示机器人（7)末端位置位于i时的坐标值，θι,ι， 01,2, ···，θι,η表示机器人(7)末端位置位于i时的W个关节转角值，q为待辨识的机器人(7)结 构参数向量；表示机器人(7)末端位置位于j时的坐标值，θ^，θ^，···， 表示机器人(7)末端位置位于j时的W个关节转角值； St邱10、求解t个方程组成的方程组：在上面的方程组中，只有待辨识的机器人(7)的结构参数向量q是不确定的，利用非线 性最小二乘法即可求解，得到结构参数向量q的精确值； Stepll、将结构参数向量q代入机器人(7)的运动学方程中，验证标定结果的有效性，完 成机器人(7)的标定。
【专利摘要】本发明涉及一种基于末端非完整坐标信息的机器人标定系统及方法，属于机器人标定领域。本发明所述磁性表座通过磁力安装在固定平台上，磁性表座与拉线传感器通过连接杆连接在一起，拉线传感器拉线的末端安装在万向节上，万向节上贴有倾角传感器，倾角传感器随万向节一起运动，万向节安装在机器人上；拉线传感器、倾角传感器分别通过拉线传感器电缆、倾角传感器电缆与计算机连接通讯，机器人通过机器人电缆与计算机连接通讯；通过计算机采集拉线传感器的拉线长度、倾角传感器的角度、机器人的关节转角。本发明提高了结构参数解算的可靠性和精度；简化了操作步骤并提高了标定效率。
【IPC分类】B25J19/00
【公开号】CN105538341
【申请号】CN201610018441
【发明人】高贯斌, 张怀山, 那靖, 伞红军, 伍星
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月12日