（二审答复 一补）权利要求书 (1)
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权 利 要 求 书
1、一种基于球杆仪的六轴关节工业机器人空间误差标定方法，其特征在于包括以下步骤：
选取合适的六轴关节机器人，根据实物推导出机器人的 D-H 模型，根据微分运动学原理建立机器人的误差补偿模型；所述机器人的误差补偿模型包括 XY、YZ、XZ 平面误差补偿模型；
所述根据实物推导出机器人的 D-H 模型，根据微分运动学原理建立机器人的误差补偿模型的具体方法如下：
机器人正运动模型的建立及空间误差的求取；
机器人运动学模型的正运动方程是实现将 机器人各个关节轴的关节值
Q ? ?q , q
, q , q
, q , q
?T 转化机器人实时位某某 P ? ? x, y, z,? ,? ,? ?T 的过程，由 D-H 参数法
ij i1 i 2
i3 i 4
i5 i6
? x y z ?
从坐标系{ j-1 }到坐标系{ j }的变换形式以及正运动表示式如下：
j ?1T (? , d , a ,? ) ? Rot (? )Trans (d )Trans (a )Rot (? )
i j j j j z j z j x j x j
将上式表示为齐次变换矩阵的形式则为：
?cos? j
?sin? j cos? j
sin? j sin ? j
a j cos? j ?
?sin?
cos? cos? ?cos? sin ? a sin? ?
j ?1T ? ? j j j j j j j ?
j ? 0 sin ? cos? d ?
j j j
? 0 0 0 1 ?
根据串联机器人连杆之间的链式关系求得工业机器人从基座到末端执行器的齐次变换矩阵为：
0T ? 0T 1T
2T 3T
4T 5T
6 1 2 3 4 5 6
设固定精密球的球心空间坐标为（x0，y0，z0），球杆仪与水平面的夹角为? i ,球杆仪测得数据rij ,圆光栅测得?ij ;
通过高精度设备对机器人的实时位置进行检测，由检测设备所得数据计算六轴关节工业机器人实际位置：
? xij ? rij ? cos(?? ? i) ?sin ?ij
SN ? ? y ? r ?cos(?? ? i) ? cos?
;i ? 1,....., n ; j ? 1, , 90
ij ? ij ij ij
? ij ? rij
? sin(?? ? i)
在 MATLAB 中安装 Robotics Toolbox，调用 Toolbox 中的函数基于六轴关节工业机器人的关节值和对应 D-H 模型计算其理论位置：
SR ? f (Q , D ? H mod el)
ij ij
将六轴关节工业机器人运动过程中的实际位置和理论位置的坐标值相减得出其在空间点上误差：
E ? S N ? SR
ij ij ij
根据微分运动学原理建立机器人几何误差模型；
根据微分运动学原理，机器人位某某偏差视为末端执行器的微分平移和微分旋转共同作用 的结果，引入微分运动学参数得出连杆 j 末端位某某矩阵的实际值T R ：
T R ? Rot (? ? ?? )Trans (d ? ? d )Trans (a ? ? a )Rot (? ? ?? )
求解出运动学参数误差，得出实际机器人 D-H 模型；
首先，通过测量末端执行器的实际位某某T R 以及由理论运动学模型计算出的理论位某某T N
计算出位某某误差值 e，将位某某误差值 e 代入几何误差模型从而求解出运动学参数误差 Δx；最后将运动学 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 。
3、如权利要求 1 所述一种基于球杆仪的六轴关节工业机器人空间误差标定方法，其特征在于在步骤 5）中，将机器人在空间上的连续运动进行离散化，通过有限的计算能够快速处理的点位来等效表示其整体无穷点；而多平面检测打破球杆仪本身标称长度的局限，实现一定区域内任意平面、任意大小的圆面检测。
4、如权利要求 1 所述一种基于球杆仪的六轴关节工业机器人空间误差标定方法，其特征在于在步骤 7）中，误差的补偿是通过对空间坐标系 XYZ 下，将误差分离到 X、Y、Z 三个方向的分量来表示，并将误差的补偿分割到各个平面 XY、XZ、YZ 上表示；最后将补偿参数通过数学的方法整合起来，补偿到机器人的模型中。
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