CN114523475B - 一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法。首先利用设计的一种通用标定块,根据机器人装配平台上不同装配工位的位置和精度要求,确定标定块的数量和布局方案;接着基于视觉方法对标定块位置进行粗定位,进而基于力觉方法获取各标定块上定位孔特征点的实际坐标值,以及与理论坐标的误差值;然后根据目标点的位置选择与其距离最近的m个标定块特征点,通过这些标定块的误差矩阵拟合求得目标点的误差和实际坐标值,即可完成误差自动补偿。与现有技术相比,本发明实施便捷,精度较高,成本低,易于实现装配***误差的柔性标定。
Description
技术领域
本发明涉及装配误差标定技术领域,具体涉及到一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法。
背景技术
装配是产品制造过程中的一个重要环节,占企业产品制造生命周期的一半以上时间和劳动量。而装配机器人能够在极大程度上提升制造效率,降低生产成本,使企业经济效益达到最大化。但在机器人装配***中,由于机器人本体误差与装配平台上各装配工位安装误差的存在,导致机器人无法顺利完成装配任务。
检阅现有的技术文献发现,专利文献1(CN109048876B)公开了一种基于激光跟踪仪的机器人标定方法,能够对机器人的D-H参数进行全面标定,大幅提高了机器人标定精度,但激光跟踪仪的价格高昂导致标定成本非常高,可推广性较差;专利文献2(CN113084798A)公开了一种基于多工位测量的机器人标定装置,通过标定块实现标定装置在多个工位的测量,但由于该标定装置结构较为复杂,且标定过程中需要多次拆装标定装置,导致标定过程较为复杂;专利文献3(CN113256708A)公开了一种理论3D空间与实际机器人空间的标定方法,将标定块放置在机器人的实际工作区域,通过视觉获取标定块上4个特征点的位置坐标,代入标定运算工具从而得到标定误差,但由于标定块上4个特征点的相对位置固定,无法根据不同装配工位的装配精度要求进行调整,柔性较低;专利文献4(CN111791231B)公开了一种机器人标定***及二维平面、三维空间运动标定方法,通过对靶标中心位置的实时动态测量,构建机器人当前几何参数名义坐标与测量坐标的误差响应方程,求解误差最小值时所对应的机器人当前几何参数,实现机器人的在线标定,但由于采用“眼在手外”的方式导致标定过程中机器人的运动有时会与靶标所在位置产生干涉,且标定过程涉及多组棱镜和相机坐标系、世界坐标系以及机器人坐标系的坐标转换,从而导致标定效率较低。综上所述,现有标定方法设备价格昂贵,所使用的标定块难以适用于不同装配精度要求的装配场合,并且仅针对机器人本体误差进行标定,未能考虑装配工位误差的影响,存在一定局限性,因此亟需一种实施便捷、标定精度较高,标定装配成本低,且易于实现装配***误差柔性标定的标定方法。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法,利用所设计的标定块及其布局方案,基于视觉和力觉结合的装置和方法获取特征点的实际坐标值,进而拟合求得目标点的误差和实际坐标值,实现装配***误差的柔性标定,本发明实施便捷,精度较高,成本低。
本发明采用的技术方案如下:
一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法,该方法具有以下步骤:
步骤1.根据装配需求,确定机器人装配平台上待装配的所有工位,即目标点A共计NA个,其第i个目标点Ai的理论位置坐标计为AiT(XiT,YiT,ZiT),同时根据各目标点的位置和装配精度要求,确定整个装配平台上需布局的标定块B的数量NB及其位置,利用标定块的定位基准面在相应位置安装好标定块,并将第j个标定块Bj上的特征点Cj的理论位置坐标计为CjT(XjT,YjT,ZjT);
步骤2.参考各标定块Bj特征点的理论位置坐标CjT,首先基于视觉方法对其实际位置进行粗定位,进而基于力觉方法对其实际位置进行精确定位,获取标定块上特征点Cj的实际位置坐标CjR(XjR,YjR,ZjR);
步骤3.根据目标点Ai的理论位置坐标,选择与其距离最近的m个标定块特征点,建立特征点理论位置坐标与实际位置坐标之间的误差矩阵模型CT=Di·CR,通过该误差矩阵模型拟合预测目标点Ai的误差,进而得到目标点Ai的实际坐标值AiR(XiR,YiR,ZiR),对该装配平台上的所有目标点执行上述操作,即可实现误差自动补偿。
所述装置包括视觉***、力觉***、工业机器人和标定块,其中,视觉***包括转接部件、工业相机、相机固定架、高度调节板、光源固定架、光源;力觉***包括定位销、定位销固定架、工装支撑板、快换、力传感器固定板、六维力传感器、末端转接板;视觉***与力觉***的结合是将转接部件与末端转接板通过螺栓进行连接,且工业相机的光轴与六维力传感器的轴线平行,结合后的视觉与力觉***通过末端转接板与工业机器人的法兰盘连接,标定块根据实际需求布置在装配工位上。
所述视觉***中,光源通过螺栓与光源固定架连接,工业相机通过螺栓与相机固定架连接,高度调节板带有两个细长孔,细长孔通过第一螺栓螺母与相机固定架连接,进而通过调整第一螺栓螺母在两个细长孔上的位置实现相机高度的调节;转接部件带有双排阵列螺纹孔,细长孔通过第二螺栓螺母与转接部件上的螺纹孔连接,进而通过调整第二螺栓螺母在双排阵列螺纹孔上的位置实现光源和相机高度的统一调节;工业相机位于光源的正上方,相机光轴与光源轴线同轴,且光源不会遮挡相机成像视野。
所述力觉***中,各部件连接顺序为:定位销、定位销固定架、工装支撑板、快换连接、力传感器固定板、六维力传感器、末端转接板;定位销固定架的底部带有柱形沉孔,定位销与沉孔之间为销孔配合,定位销顶部沿着轴线方向设有螺纹孔,通过螺栓与螺纹孔装配使得定位销与定位销固定架之间为刚性联接。
进一步地,所述步骤1中的标定块B包含一个定位孔和两个定位基准面,其中定位孔是在标定块上沿高度方向开设的一个柱形沉孔,其孔底的圆心O即为该标定块的特征点C;定位基准面是标定块上两个相邻且互相垂直的侧面α和β,定位孔轴线相对于两个基准面的位置度公差δ设为相同,定位孔与定位销采用基孔制配合。
进一步地,所述步骤1中标定块B的数量及位置应根据所有目标点A的位置和装配精度要求来综合确定,对于装配精度要求高的目标点附近应设立至少1个标定块,装配平台中标定块B的总数量应满足NB≥3,且要求所有标定块的特征点不能全部在同一直线上,各特征点应分别靠近不同目标点的位置,且要求所布置的标定块不与工件、夹具以及机器人运动轨迹产生干涉。
进一步地,所述步骤2中的视觉粗定位方法是指选用中等精度的工业相机,控制其采集相应标定块的图像,利用标定块的几何和表面纹理信息初步定位其在装配平台上的位置,接着利用定位孔的边缘轮廓信息计算定位孔在图像中的像素坐标,并将其转换至机器人基坐标系下的坐标,进而控制机器人末端带着定位销运动至定位孔特征点上方附近。
进一步地,所述步骤2中的力觉方法具体为:
步骤7.1.将六维力传感器在定位孔周围[0°,360°]不同方位上采集到的力和力矩数据作为(Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz)原始训练数据,采用机器学习的方法训练力觉柔顺控制模型θ=f(F,M),并通过自定义模型评价指标对模型进行参数调优;以实际装配过程中六维力传感器采集的力和力矩数据作为输入,通过力觉柔顺控制模型输出力控过程的调整方向;
步骤7.2.构建力控过程调整步长随调整次数变化的函数关系式s=f(t),以调整次数作为输入,通过该函数输出力控过程的调整步长;
步骤7.3.结合力觉控制模型输出的调整方向和函数关系式输出的调整步长,控制机器人自动完成定位孔装配,进而获取定位孔特征点的实际位置坐标,
进一步地,所述的自定义模型评价指标是指模型预测调整方向的平均误差θerr和方差s2,具体为:
式中,表示调整方向的预测值,θi表示调整方向的真实值。
进一步地,所述步骤3中所述的选择与目标点Ai距离最近的m个标定块特征点,m=3,即分别计算目标点Ai与所有标定块特征点的距离,选择距离值最小的且不在同一直线上的3个特征点,进而建立误差矩阵模型,以拟合获得目标点Ai的实际坐标值。
进一步地,所述步骤3中的误差矩阵模型是指将特征点的理论位置和实际位置的变换关系CT=Di·CR看作是刚体在空间中的运动,通过旋转矩阵R和平移向量T来描述,误差矩阵模型Di的计算公式如下:
式中,CjT=[XjT,YjT,ZjT]T表示第j个特征点Cj的理论坐标,CjR=[XjR,YjR,ZjR]T表示第j个特征点Cj的实际坐标,PcT和PcR分别表示第j~j+m个特征点的理论位置和实际位置的平均中心坐标,U和V是对矩阵H进行SVD奇异值分解得到的两个矩阵,它们分别由矩阵HHT和HTH的特征向量组成,λj和ξj表示特征值,uj和vj表示特征向量。
作为优选的技术方案,所述定位孔轴线相对于两个基准面的位置度公差δ为0.01~0.015mm。
作为优选的技术方案,所述定位孔的公差等级为IT10~IT7,所述定位销的公差等级为IT8~IT5。
作为优选的技术方案,所述特征点与相邻的目标点的距离不超过100mm,各特征点间的距离间隔大于40mm。
本发明的有益效果是:
(1)能够实现机器人装配***的低成本高精高效标定。具体是指相较于价格高昂的激光跟踪仪对机器人绝对定位误差进行标定的方法,本发明使用价格便宜的工业相机和力觉传感器,以及结构简单、拆装方便的标定块,通过视觉初定位和六维力觉精确定位相结合的方式,快速确定各个装配工位上特征点的实际位置,从而实现机器人绝对定位误差和装配工位安装误差的联合标定,降低标定成本,提高标定效率。所使用的六维力传感器不仅能测量三个方向的力值变化,还能测量标定过程中的力矩变化,有助于扩充样本数据特征,进一步提升力控模型预测的准确性,提高特征点坐标的测量精度。
(2)能够实现机器人装配***的柔性标定。具体是指根据不同装配工位上各个目标点的位置和装配精度要求,确定标定块的数量和布局方案,对于装配精度要求较高的目标点,可通过调整标定块的数量和位置来提高标定精度,从而实现机器人装配***误差的柔性标定,且具有较高的标定精度。
附图说明
图1为本发明实施例中视觉与力觉***装置的结构示意图。
图2本发明实施例中误差自动标定与补偿方法的流程图。
图3为本发明实施例中标定块的结构示意及三视图。
图4为本发明实施例中标定块的安装布局示意图。
图5为本发明实施例中误差的求解及补偿过程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清晰明白,以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请,并不用于限定本申请。
请参阅图1,是本申请第一实施例的一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法的流程图。申请第一实施例的一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置及方法,包括以下步骤。
S1.设计一种通用标定块,具体过程如下:
S1.1.所设计标定块包含一个定位孔和两个定位基准面,其中定位孔是在标定块上沿高度方向开设的一个柱形沉孔,深度为其孔底的圆心O即为该标定块的特征点;定位基准面是标定块上两个相邻且互相垂直的侧面α和β,定位孔轴线相对于两个基准面的位置度公差δ设为相同,具体为0.01mm;定位孔与定位销采用基孔制配合,销孔配合精度为H8/g6,因此定位孔直径为/>定位销直径为/>
S1.2.根据所有目标点的位置和装配精度要求来综合确定标定块的数量及位置,对于装配精度要求高的目标点附近应设立至少1个标定块,装配平台中标定块的总数量应满足NB≥3,且要求所有标定块的特征点不能全部在同一直线上,各特征点应分别靠近不同目标点的位置,所设立特征点与相邻的目标点的距离不超过100mm,且要求所布置的标定块不与工件、夹具以及机器人运动轨迹产生干涉;此外,各特征点间的距离间隔建议大于40mm,以降低标定成本,提高标定效率,标定块的安装布置图如图3所示。
S2.利用离线编程软件编制机器人标定程序,具体过程如下:
S2.1.将标定块和机器人装配平台的三维模型导入离线编程软件,将标定块模型按照S1.2所述的布局方案进行布置,使得标定块模型在装配平台模型上的布局与实际的标定块布局一一对应。
S2.2.利用离线编程软件仿真标定过程中机器人的动作轨迹,标定过程包括控制工业相机采集标定块图像、处理图像及坐标转换、采集六维力传感器数据、控制气压开关等功能,在软件中设置机器人运动过程中各个点位的三维坐标、最大运动速度、起始加速度等信息。
S2.3.建立机器人输出信号与功能指令之间的对应关系,为标定程序中的每个功能指令分配一个唯一的输出信号,并利用输出信号传递功能指令,输出信号与功能指令的对应关系如下:
S2.4.根据标定过程需执行的功能,将对应的机器人输出信号添加至标定程序中需要触发功能的位置,并根据需要调整信号的状态。若需要开启某功能时,则将该功能对应的输出信号设置为$OUT[*]=TRUE,若需要关闭某功能时,则将该功能对应的输出信号设置为$OUT[*]=FALSE,其中*表示机器人的输出信号。
S2.5.在完成机器人运动轨迹和输出信号的设置后,利用离线编程软件的模拟仿真功能检查机器人运动轨迹并进行优化和修正,完成标定程序的编制后,根据实际机器人的品牌,选择对应的后处理插件,将标定程序转换成实际机器人可识别的程序。
S3.为标定程序添加通讯函数,具体过程如下:
S3.1.在实际机器人控制器中创建通讯配置文件,包括定义通讯服务端和客户端、设置通讯连接的IP地址和端口号以及配置通讯数据的存储格式,其中机器人发送的数据包括机器人当前位置坐标和功能指令,接收的数据为驱使机器人继续运动的新位置坐标。
S3.2.在S2所得的标定程序中定义一个通讯函数,在该函数体中,首先将机器人当前位置坐标按照数据存储格式封装成XML标签数据写入发送通道,之后进入等待接收的阻塞状态,当接收到工控机发送的XML标签数据后,将自动按照数据存储格式解析出有效数据,保存在相应的变量中,之后又将机器人当前位置坐标写入发送通道,以此循环。上述过程中,除了发送机器人当前位置坐标外,还包括发送标定程序中的功能指令。通过扫描机器人输出信号的状态,并根据输出信号的状态将对应的功能指令写入发送通道,与机器人位置坐标一同发送至工控机。
S3.3.将机器人输出信号作为搜索标志位,遍历标定程序中的所有输出信号,并在输出信号后***通讯函数的调用。当程序执行到该处,机器人将与工控机建立通讯,通讯过程中机器人将当前位置坐标和功能指令发送至工控机,由工控机根据功能指令执行相应的功能。
S4.获取标定块的理论坐标和实际坐标,具体过程如下:
S4.1.将S3所得的标定程序导入实际机器人控制器,设置工控机的IP地址使其与机器人处在同一局域网,运行机器人标定程序,使机器人与工控机建立通讯连接。
S4.2.使机器人按照离线编程预设轨迹运动至标定块上特征点C1的理论位置C1T,通过工控机与机器人之间的数据传输,接收机器人发送的当前坐标数据,进而得到定位孔的理论坐标C1T(X1T,Y1T,Z1T),同理对其它标定块Bj执行上述操作即可获取定位孔理论坐标CjT(XjT,YjT,ZjT)。
S4.3.选用中等精度的工业相机,控制其采集标定块的图像,通过图像预处理消除图像中噪声的干扰,利用标定块的几何和表面纹理信息,基于模板匹配的方法初步定位其在装配平台上的位置,接着利用定位孔的边缘轮廓信息,基于椭圆轮廓检测算法计算定位孔中心在图像中的像素坐标,之后通过相机标定和手眼标定,将定位孔的像素坐标转换为机器人基坐标系的坐标,进而控制机器人末端带着定位销运动至定位孔特征点上方附近。
S4.4.将六维力传感器在定位孔周围[0°,360°]不同方位上采集到的力和力矩数据(Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz)作为原始训练数据,采用机器学***均误差θerr和方差s2,具体为:
式中,表示调整方向的预测值,θi表示调整方向的真实值。
S4.5.构建力控过程调整步长随调整次数变化的函数关系式s=f(t),以调整次数作为输入,通过该函数输出力控过程的调整步长,函数关系式具体为:
式中,n表示调整次数,smin表示最小调整步长,取为0.01mm,其意义是避免随着调整次数增加使步长趋近于0的情况,a为待定系数,取为1.38,其决定了初始步长的大小。
S4.6.结合力觉控制模型输出的调整方向和函数关系式输出的调整步长,控制机器人自动完成定位孔装配,进而获取定位孔特征点CjR的实际位置坐标CjR(XjR,YjR,ZjR)。
S5.根据目标点Ai的位置计算误差并完成误差补偿,具体过程如下:
S5.1.选择与目标点Ai距离最近的3个标定块特征点,即分别计算目标点Ai与所有标定块特征点的距离,选择距离最小的且不在同一直线上的3个特征点。
S5.2.根据所选择的3个标定块特征点的理论坐标CjT和实际坐标CjR,建立特征点的误差矩阵模型CT=Di·CR,则误差矩阵模型Di的计算公式如下:
式中,CjT=[XjT,YjT,ZjT]T表示第j个特征点Cj的理论坐标,CjR=[XjR,YjR,ZjR]T表示第j个特征点Cj的实际坐标,PcT和PcR分别表示第j~j+m个特征点的理论位置和实际位置的平均中心坐标,U和V是对矩阵H进行SVD奇异值分解得到的两个矩阵,它们分别由矩阵HHT和HTH的特征向量组成,λj和ξj表示特征值,uj和vj表示特征向量。
S5.3.根据所得的误差矩阵Di对目标点Ai进行拟合,从而得到其实际坐标值AiR(XiR,YiR,ZiR),最后通过修改机器人装配程序中的坐标文件,将所得的目标点Ai的实际坐标替换理论坐标,对该装配平台上的所有目标点执行上述操作,即可实现误差自动补偿,误差的求解及补偿过程如图4所示。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例,而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种机器人装配***误差自动标定与补偿方法,其特征在于:所述方法应用于一种机器人装配***误差自动标定与补偿装置,所述装置包括:视觉***、力觉***、工业机器人和标定块B,其中,视觉***包括转接部件(1)、工业相机(2)、相机固定架(3)、高度调节板(4)、光源固定架(5)、光源(6);力觉***包括定位销(7)、定位销固定架(8)、工装支撑板(9)、快换(10)、力传感器固定板(11)、六维力传感器(12)、末端转接板(13);视觉***与力觉***的结合是将转接部件(1)与末端转接板(13)通过螺栓进行连接,且工业相机(2)的光轴与六维力传感器(12)的轴线平行,结合后的视觉与力觉***通过末端转接板(13)与工业机器人的法兰盘连接,标定块B布置在装配工位上;所述视觉***中,光源(6)通过螺栓与光源固定架(5)连接,工业相机(2)通过螺栓与相机固定架(3)连接,高度调节板(4)带有两个细长孔(4-1),细长孔通过第一螺栓螺母与相机固定架(3)连接,进而通过调整第一螺栓螺母在两个细长孔上的位置实现相机高度的调节;转接部件(1)带有双排阵列螺纹孔(1-1),细长孔通过第二螺栓螺母与转接部件(1)上的螺纹孔连接,进而通过调整第二螺栓螺母在双排阵列螺纹孔(1-1)上的位置实现光源和相机高度的统一调节;工业相机(2)位于光源(6)的正上方,相机光轴与光源轴线同轴,且光源不会遮挡相机成像视野;所述力觉***中,各部件连接顺序为:定位销(7)、定位销固定架(8)、工装支撑板(9)、快换(10)、力传感器固定板(11)、六维力传感器(12)、末端转接板(13);定位销固定架(8)的底部带有柱形沉孔(8-1),定位销(7)与沉孔之间为销孔配合,定位销(7)顶部沿着轴线方向设有螺纹孔,通过螺栓与螺纹孔装配使得定位销(7)与定位销固定架(8)之间为刚性联接;
所述方法具有如下步骤:步骤1.根据装配需求,确定机器人装配平台上待装配的所有工位,即目标点A共计NA个,其第i个目标点Ai的理论位置坐标计为AiT(XiT,YiT,ZiT),同时根据各目标点的位置和装配精度要求,确定整个装配平台上需布局的标定块B的数量NB及其位置,利用标定块B的定位基准面在相应位置安装好标定块B,并将第j个标定块Bj上的特征点Cj的理论位置坐标计为CjT(XjT,YjT,ZjT);
步骤2.参考标定块Bj特征点Cj的理论位置坐标CjT,首先基于视觉方法对其实际位置进行粗定位,进而基于力觉方法对其实际位置进行精确定位,获取标定块Bj上特征点Cj的实际位置坐标CjR(XjR,YjR,ZjR);
步骤3.根据目标点Ai的理论位置坐标,选择与其距离最近的m个标定块B特征点,建立特征点理论位置坐标与实际位置坐标之间的误差矩阵模型CT=Di·CR,通过该误差矩阵模型拟合预测目标点Ai的误差,进而得到目标点Ai的实际位置坐标AiR(XiR,YiR,ZiR),对该装配平台上的所有目标点执行上述操作,即可实现误差自动补偿;所述步骤3中的误差矩阵模型是指将特征点的理论位置和实际位置的变换关系CT=Di·CR看作是刚体在空间中的运动,通过旋转矩阵R和平移向量T来描述,误差矩阵模型Di的计算公式如下:
式中,CjT=[XjT,YjT,ZjT]T表示第j个特征点Cj的理论坐标,CjR=[XjR,YjR,ZjR]T表示第j个特征点Cj的实际坐标,PcT和PcR分别表示第j~j+m个特征点的理论位置和实际位置的平均中心坐标,U和V是对矩阵H进行SVD奇异值分解得到的两个矩阵,它们分别由矩阵HHT和HTH的特征向量组成,λj和ξj表示特征值,uj和vj表示特征向量;
所述步骤1中的标定块B包含一个定位孔(15)和两个定位基准面(16),其中定位孔(15)是在标定块B上沿高度方向开设的一个柱形沉孔,其孔底的圆心O即为该标定块B的特征点C;定位基准面(16)是标定块B上两个相邻且互相垂直的侧面α和β,定位孔轴线相对于两个基准面的位置度公差δ设为相同,取值范围为0.01~0.015mm;定位孔与定位销采用基孔制配合,定位孔的公差等级为IT10~IT7,定位销的公差等级为IT8~IT5;
所述步骤1中标定块B的数量及位置应根据所有目标点A的位置和装配精度要求来综合确定,对于装配精度要求高的目标点附近应设立至少1个标定块B,装配平台中标定块B的总数量应满足NB≥3,且要求所有标定块B的特征点不能全部在同一直线上,各特征点应分别靠近不同目标点的位置;所设立特征点与相邻的目标点的距离不超过100mm,且要求所布置的标定块B不与工件、夹具以及机器人运动轨迹产生干涉;此外,各特征点间的距离间隔大于40mm。
2.根据权利要求1所述的一种机器人装配***误差自动标定与补偿方法,其特征在于:所述步骤2中的视觉方法是指选用中等精度的工业相机,控制其采集相应标定块B的图像,利用标定块B的几何和表面纹理信息初步定位其在装配平台上的位置,接着利用定位孔的边缘轮廓信息计算定位孔在图像中的像素坐标,并将其转换至机器人基坐标系下的坐标,进而控制机器人末端带着定位销运动至特征点上方。
3.根据权利要求2所述的一种机器人装配***误差自动标定与补偿方法,其特征在于:所述步骤2中的力觉方法具体为:将六维力传感器在定位孔 [0°,360°]不同方位上采集到的力和力矩数据(Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz)作为原始训练数据,采用机器学习的方法训练力觉柔顺控制模型θ=f(F,M),并通过自定义模型评价指标对模型进行参数调优;以实际装配过程中六维力传感器采集的力和力矩数据作为输入,通过力觉柔顺控制模型输出力控过程的调整方向;
构建力控过程调整步长随调整次数变化的函数关系式s=f(t),以调整次数作为输入,通过该函数输出力控过程的调整步长;函数关系式具体为:
式中,n表示调整次数,smin表示最小调整步长,取为0.01mm,其意义是避免随着调整次数增加使步长趋近于0的情况,a为待定系数,取为1.38,其决定了初始步长的大小;
结合力觉柔顺控制模型输出的调整方向和函数关系式输出的调整步长,控制机器人自动完成定位孔装配,进而获取特征点的实际位置坐标。
4.根据权利要求3所述的一种机器人装配***误差自动标定与补偿方法,其特征在于:所述的自定义模型评价指标是指模型预测调整方向的平均误差θerr和方差s2,具体为:
式中,表示调整方向的预测值,θi表示调整方向的真实值。
5.根据权利要求4所述的一种机器人装配***误差自动标定与补偿方法,其特征在于:所述步骤3中所述的选择与目标点Ai距离最近的m个标定块B特征点,m=3,即分别计算目标点Ai与所有标定块B特征点的距离,选择距离值最小的且不在同一直线上的3个特征点,进而建立误差矩阵模型,以拟合获得目标点Ai的实际坐标值。
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