(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 202210655651.9 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 朱志红　肖启伟　黄石峰　周星　 赵志强　王渴健　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 胡秋萍 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种工业机器人标定用构型组生成方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种工业机器人标定用构型 组生成方法及系统， 属于工业机器人领域， 包括： S1、 对工业机器人运动学误差模型的系数矩阵进 行奇异值分解， 得到标定用构型 组的可观测指数 的表达式， 从而建立以可观测指数最优为目标的 标定用构型组生成模型， 其约束条件包括： 工业 机器人的关节运动范围约束以及工业机器人末 端的运动空间约束和采集约束； 运动空间约束用 于将工业机器人的末端位置约束在其运动边界 范围内； 采集约束用于将工业机器人的末端位置 约束在测量仪器的测量范围内； S2、 求解标定用 构型组生成模型， 生成最优标定用构型组。 本发 明无需提前进行实际数据采集， 也无需预先进行 大量位姿测量， 计算快捷， 能够直接生成一组标 定精度较高的构型组。 权利要求书2页 说明书11页 附图9页 CN 115179277 A 2022.10.14 CN 115179277 A 1.一种工业机器人 标定用构型组生成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 对工业机器人运动学误差模型的系数矩阵进行奇异值分解， 得到标定用构型组的 可观测指数的表达式， 从而建立以可观测指数最优为目标的标定用构型组生 成模型； 其中， 所述标定用构型组生成模型 的约束条件包括： 工业机器人 的关节运动范围约束、 以及工业 机器人末端的运动空间约束和采集约束； 所述运动空间约束用于将工业机器人的末端位置 约束在其运动边界范围内； 所述采集约束用于将工业机器人的末端位置约束在测量仪器的 测量范围内； S2、 求解所述标定用构型组生成模型， 生成工业机器人的最优标定用构型组。 2.根据权利要求1所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 所述运动边 界范围包括受障碍物限制的工业机器人末端的笛卡尔空间运动范围， 具体为： 工业机器人 末端的笛卡尔空间运动范围与以障碍物位置为 边界的空间范围的交集。 3.根据权利要求1所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 所述测量仪 器为非接触式测量设备， 用于将光 发射至工业机器人； 此时， 工业机器人的末端位置处设置 有靶球； 所述采集约束用于将光入射方向与靶球接光口所在平面的法线的负方向的夹角约束 在靶球接光角度的一半以内； 所述法线的负方向为朝向靶球内部的方向。 4.根据权利要求3所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 上述采集约 束为： 其中， 为光入射方向所对应的矢量； 为靶球接光口所在平面的法线的负方向所对应 的矢量； D为靶球接光角度， 单位 为弧度。 5.根据权利要求3所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 还包括在步 骤S2之后执 行的步骤S3； 步骤S3包括： 通过最小化所述最优标定用构型组中所有相邻两个构型之间的距离之 和， 以对所述 最优标定用构型组中的构型顺序进行优化； 其中， 所述 最优标定用构型组中第l个构型和第l+1个构型之间的距离为： 其中， N为工业机器人的关节角数量； 为第l个构型和第l+1个构型的第n个关节角 之差。 6.根据权利要求1 ‑5任意一项所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 所述标定用构型组生成模型的目标函数为： minf(x)＝1/O1 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115179277 A 2其中， x为标定用构型组； O1为构型组可观测指数； σi为所述系数矩阵的第i个奇异值， i ＝1,2,…,r； r为运动学参数标定时待辨识运动学参数的个数； n为待生成的标定用构型组 中的位姿点数量。 7.根据权利要求1 ‑5任意一项所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 采用SQP算法求 解所述标定用构型组生成模型。 8.根据权利要求1 ‑5任意一项所述的工业机器人标定用构型组生成方法， 其特征在于， 采用WPSO‑SQP算法求 解所述标定用构型组生成模型。 9.一种工业机器人 标定用构型组生成系统， 其特 征在于， 包括： 模型构建模块， 用于对工业机器人运动学误差模型的系数矩阵进行奇异值分解， 得到 标定用构型组的可观测指数的表达式， 从而建立以可观测指数最优为目标的标定用构型组 生成模型； 其中， 所述标定用构型组生成模型的约束 条件包括： 工业机器人的关节运动范围 约束、 以及工业机器人末端的运动空间约束和采集约束； 所述运动空间约束用于将工业机 器人的末端位置约束在其运动边界范围内； 所述采集约束用于将工业机器人的末端位置约 束在测量仪器的测量范围内； 生成模块， 用于求解所述标定用构型组生成模型， 生成工业机器人的最优标定用构型 组。 10.一种机器可读存储介质， 其特征在于， 所述机器可读存储介质存储有机器可执行指 令， 所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时， 所述机器可执行指令促使所述处理器 实现权利要求1 ‑8任意一项所述的工业机器人 标定用构型组生成方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115179277 A 3