(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 202210397666.X (22)申请日 2022.04.15 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市虹口区四平路1239号 (72)发明人 沈润杰　孙晨阳　刘祥军　 (74)专利代理 机构 上海邦德专利代理事务所 (普通合伙) 31312 专利代理师 刘旭章 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于UPF-RBF组合模型的混联双臂搬运 机器人运动学参数精准标定方法 (57)摘要 本发明提供一种基于UPF ‑RBF组合模型的混 联双臂搬运机器人运动学参数精 准标定方法， 首 先构建运动学模 型和运动学几何误差辨识模型， 然后利用三维激光跟踪仪测量出末端执行器的 真实位置， 将位置误差矢量输入到UKF算法中获 取几何参数偏差初值， UPF将 UKF参数辨识的结果 作为先验条件， 输入到PF进行机器人几何参数重 标定初步提升混联双臂机器人的定位精度； 对于 交织耦合、 随机性强的非几何误差， 设计RBF神经 网络模型进行间接补偿； 并根据实际搬运作业中 存在变值扰动的情形， 设计自适应环节进行在线 修正； 相较于传统的参数标定方法， 本发明提出 的组合模型有效提升了混联双臂机器人的定位 精度， 且具 备一定的自适应调节能力。 权利要求书3页 说明书5页 附图3页 CN 114734440 A 2022.07.12 CN 114734440 A 1.一种基于UPF ‑RBF组合模型的混联双臂搬运机器人运动学参数精准标定方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 对混联双臂机器人进行参数化描述， 建立基于D ‑H规则的运动学模型； 根据末端执 行器位置误差与运动学几何参数偏差的线性关系， 构建用于辨识运动学模 型中几何参数的 双臂机器人的运动学几何误差模型； S2： 利用三维激光跟踪仪测量出末端执行器的真实位置， 将位置误差矢量输入到UKF算 法中获取初次辨识后的几何参数偏差初值， 并初步消除系统中 高斯噪声的影响； S3： 将UKF算法初步辨识的运动学参数作 为粒子初值输入到PF算法中， 消除非高斯噪声 的影响， 实现运动学参数的二次精准标定 。 2.根据权利要求1所述的基于UPF ‑RBF组合模型的混联双臂搬运机器人运动学参数精 准标定方法， 其特征在于， 所述步骤S1 中， 所述混联双臂机器人包括 五自由度主臂和六自由 度副臂， 所述六自由度副臂设有水平旋转关节， 所述水平旋转关节设置 于机器人基底处。 3.根据权利要求2所述的基于UPF ‑RBF组合模型的混联双臂搬运机器人运动学参数精 准标定方法， 其特征在于， 所述步骤S1 中， 所述运动型模 型和所述运动学几何误差模型通过 如下方式构建： 针对所述六自由度副臂， 根据D ‑H规则建立从连杆i ‑1至连杆i之间的齐次变换矩阵 表示为： 其中， α 表示的是 连杆扭转角， a为连 杆长度,d为连 杆偏置， θ 为关节转角； 将各连杆之间的变换矩阵相乘， 获得机器人从基坐标到末端执行器坐标的变换矩阵 表示为： 各环节的D‑H几何偏差最终导 致变换矩阵误差， 涉及偏差时的变换矩阵表示 为： 使用微分运动学方程近似代替误差模型， 对齐次变换矩阵 进行全微分， 得到运动 学模型为： 忽略高阶误差的影响， 扩展涉及偏差时的变换矩阵获得运动学几何误差模型： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114734440 A 24.根据权利要求3所述的基于UPF ‑RBF组合模型的混联双臂搬运机器人运动学参数精 准标定方法， 其特征在于， 矩阵 的最后一列的前三行可以表示为Y， 为末端执行器在x, y,z方向上的位置误差矢量， 则末端执行器的位置误差矢量与各连杆D ‑H几何参数偏差 之间 的线性关系表示 为： 5.根据权利要求4所述的基于UPF ‑RBF组合模型的混联双臂搬运机器人运动学参数精 准标定方法， 其特征在于， 所述步骤S2具体为： 机器人几何参数辨识在UKF算法中简化的方 程表示为： 其中， n为状态变量的维数， 通过进一步预测， 使用UT变换产生新的Sigma点集， 方程式 表示为： 通过激光跟踪仪测量出末 端执行器的位置误差Zk， 有几何运动学参数辨识的UKF的测量 方程为： 其中， Ek表示测量 误差； 加权求和的得到系统预测的均值及协方差， 方程式表示 为： 计算Kalman增益矩阵， 并计算系统的状态更新和协方差更新,方程式为： Xk|k＝Xk|k‑1+Kk(Zk‑JkXk|k‑1) 6.根据权利要求5所述的基于UPF ‑RBF组合模型的混联双臂搬运机器人运动学参数精 准标定方法， 其特征在于， 所述S3具体为： 将UKF初步标定的运动学几何参数作为PF的初始 值 得到方程式为： Xk＝Xk‑1+Uk Zk＝K(XN+Xk)‑K(XN)；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114734440 A 3