(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210528790.5 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 伯朗特机 器人股份有限公司 地址 523791 广东省东莞 市大朗镇沙步村 沙富路83号 (72)发明人 杨思远　田坤淼　杨仲秋　李家晖　 (74)专利代理 机构 广州骏思知识产权代理有限 公司 44425 专利代理师 龙婷 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于Levenberg-Marquard算法的六轴 协作机器人校准方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于Levenberg ‑Marquard 算法的六轴协作机器人校准方法和六轴协作机 器人。 本发 明提出的六轴协作机器人校准方法通 过分析了六轴协作机器人D ‑H参数及校准参数， 建立了六轴协作机器人运动学正解模型， 采用 Levenberg ‑Marquard算法迭代求解了符合误差 范围的校准参数， 该方法通过校准六轴协作机器 人的连杆参数、 减速比参数、 关节零点参数等校 准参数， 可有效提高机器人算法应用精度， 保证 六轴协作机 器人的安装便利以及运行精度。 权利要求书5页 说明书7页 附图4页 CN 114714362 A 2022.07.08 CN 114714362 A 1.一种基于Levenberg ‑Marquard算法的六轴协作机器人校准方法， 其特征在于， 所述 六轴协作机器人包括： 基座； 第一肩关节， 固定 于所述基座上， 并可相对所述基座旋转； 第二肩关节， 连接在所述第 一肩关节的一侧， 并可相对所述第一肩关节进行旋转， 且能 随着所述第一肩关节来回转动； 肩肘连接直筒， 固定安装在所述第二肩关节上， 能够随着所述第二肩关节运动； 肘关节， 固定安装在所述肩肘连接直筒上， 也能随着所述第二肩关节运动； 肘腕连接弯筒， 连接在所述肘关节靠近所述基座的一侧， 并可相对所述肘关节进行旋 转； 肘腕连接直筒， 固定安装在所述肘腕连接弯筒上， 能够随着所述肘腕连接弯筒运动； 第一腕关节， 固定安装在所述肘腕连接直筒上， 也能随着所述肘腕连接弯筒运动； 第二腕关节， 连接在所述第一腕关节靠近所述肩肘连接直筒的一侧， 并能相对所述第 一腕关节进行旋转； 第三腕关节， 连接在所述第二腕关节上 方， 并可相对所述第二腕关节进行旋转； 末端安装座， 连接在所述第三腕关节一侧， 并可相对所述第三腕关节进行旋转； 所述校准方法包括： S10： 将靶球固定 于机器人的所述末端安装座， 架设激光跟踪仪； S20： 设置最大迭代次数m， 设置极小值ε， 随机取n(n≥50)组关节空间角度， 任意两组至 少有一对关节角相差不小于15 °； S30： 建立运动学正解模型， 根据该六轴协作机器人基于D ‑H参数模型和和机械臂关节 的构型参数建立坐标系， 求解协作六轴机器人末端位姿T， 以及该位姿对校准参数的雅可比 矩阵 S40： 根据SVD法求解激光跟踪仪测 量位置坐标Pm与机器人求解位置坐标Ps之间的转换 矩阵Trans； S50： 根据Levenberg ‑Marquard算法迭代求 解校准参数； S60： 判断校准 参数是否符合 误差范围。 2.根据权利要求1所述的一种基于Levenberg ‑Marquard算法的六轴 协作机器人校准方 法， 其特征在于， 步骤S3 0中的构型参数坐标系为： z0、 z1、 z2、 z 3、 z4、 z5为1、 2、 3、 4、 5、 6关节旋转轴， 以tx ty tz表示工具坐标； 1系原点由0系原点沿z0轴平移L1得到， z1轴由z0轴绕x0轴旋转 得到， 1轴模组减速比 修正因子为 k1， 关节零 点偏差可不 考虑； 2系原点由1系原点沿x2轴平移L2得到， x2轴由x1轴绕z1轴旋转 得到， 2轴模 组减速比 修正因子为 k2， 关节零 点偏差为θo2； 3系原点由2系原点沿x3轴 平移L3得到， 3轴模组减速比修正因子为k3， 关节零点偏差为 θo3；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114714362 A 24系原点由3系原点沿z 3轴平移L7得到， x4轴由x3轴绕z 3轴旋转 得到， z4轴由z3轴绕x4 轴旋转 得到， 4轴模组减速比修 正因子为 k4， 关节零 点偏差为θo4； 5系原点由4系原点沿z4轴平移L5得到， z5轴由z4轴绕x5轴旋转 得到， 5轴模组减速比 修正因子为 k5， 关节零 点偏差为θo5； 6系原点由5系原点沿z5轴 平移L6得到， 6轴模组减速比修正因子为k6， 关节零点偏差可 不考虑； 步骤S30中求解协作六轴机器人末端位姿 T的公式为： 其中， Ai为i系在i‑1系中的描述， 即转换矩阵， Ai的求解公式为： 上述中c代 表cos,s代 表sin； 以及该位姿对校准 参数的雅可比矩阵 的求解公式为： 其中： ηg为校准参 数， Too为工具系在 6系中的描述， 由于其只涉及平 移， 所以： 3.根据权利要求1所述的一种基于Levenberg ‑Marquard算法的六轴 协作机器人校准方 法， 其特征在于， 步骤S40根据SVD法求解激光跟踪仪测量位姿与机器人求解位姿之间的转 换矩阵包括以下步骤： S401： 根据n组关节空间角度， 使用运动学正解模型求解其对应的末端位姿： 其位置点集为： Ps＝(Ps 1,Ps 2,…,Ps n)。 S402： 使用激光跟踪仪测量n组关节空间角度对应的机器人末端靶球位置点集， 用Pm＝ (Pm 1,Pm 2,…,Pm n)表示； S403： 计算使用运动学正解模型求解的末 端位置的重心 μs， 以及使用激光跟踪仪测量的 机器人末端靶球位置的重心 μm， 其求解公式为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114714362 A 3