(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 202211363688.0 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 王郑拓　梁文龙　徐冠华　傅建中　 徐月同　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 林超 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种工业机器人高精度离线运动路径生成 方法 (57)摘要 本发明公开了一种工业机器人高精度离线 运动路径 生成方法。 包括： 首先， 建立工业机器人 理论运动学模型； 接着， 对工业机器人理论运动 学模型辨识， 获得工业机器人辨识运动学模型； 然后， 根据工业机器人理论运动学模 型生成工业 机器人的初始离线运动路径； 再利用工业机器人 辨识运动学模型对工业机器人的初始离线运动 路径进行修正， 获得修正后的离线运动路径并发 送给机器人控制系统； 最后， 机器人控制系统根 据修正后的离线运动路径控制工业机器人作业。 本发明可广泛应用于各种机器人高精度离线编 程场景， 包括焊接、 切割、 铣削等， 具有十分广阔 的市场应用前景， 对提升我国制造业的数字化和 智能化水平具有极其重要的现实意 义。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115533919 A 2022.12.30 CN 115533919 A 1.一种工业机器人高精度离线运动路径生成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)建立工业机器人理论 运动学模型， 记为KP； 2)对工业机器人理论 运动学模型辨识， 获得工业机器人辨识运动学模型， 记为KP ′； 3)根据工业机器人理论 运动学模型生成工业机器人的初始离线运动路径； 4)利用工业机器人辨识运动学模型对工业机器人的初始离线运动路径进行修正， 获得 修正后的离线运动路径并发送给机器人控制系统； 5)机器人控制系统根据修 正后的离线运动路径控制工业机器人作业。 2.根据权利要求1所述的一种工业机器人高精度离线运动路径生成方法， 其特征在于， 所述2)具体为： 2.1)在工业机器人的工作空间内确定n个参 考点， 计算n个参考点之间的相对距离； 2.2)示教工业机器人， 使得工业机器人的工具中心点到达n个参考点， 同时记录工业机 器人的工具中心点到 达各个参 考点时工业机器人的各轴转角数据； 2.3)根据n个参考点之间的相对距离和工业机器人的工具中心点到达各个参考点 时工 业机器人 的各轴转角数据， 利用非线性最小二乘算法优化工业机器人理论运动学模型， 获 得工业机器人辨识运动学模型， 记为KP ′。 3.根据权利要求2所述的一种工业机器人高精度离线运动路径生成方法， 其特征在于， 所述2.3)中， 利用非线性最小二乘算法优化工业机器人理论运动学模 型时的优化辨识 函数 的公式如下： 其中， 表示在工业机器人的工具中心点到达第i个参考点时工业机器人的各轴 转角数据 下， 工具中心点相对于机器人基座坐标系的坐标值； ‖Pi‑Pj‖表示第i个参考点 与第j个参考点之间的欧氏距离； Pi点表示第 i个参考点的空间坐标； Pj点表示第j个参考点 的空间坐标； ‖  ‖表示欧氏距离 。 4.根据权利要求1所述的一种工业机器人高精度离线运动路径生成方法， 其特征在于， 所述4)具体为： 4.1)根据工业机器人辨识运动学模型， 利用非线性最小二乘算法对工业机器人的初始 离线运动路径进 行位姿优化， 获得初始离线运动路径中工业机器人在各个路径点上的优化 各轴转角 4.2)根据初始离线运动路径中工业机器人在各个路径点上的优化各轴转角 和工业 机器人理论运动学模型， 获得各个路径点对应的修正后的位姿， 从而确定修正后的离线运 动路径。 5.根据权利要求1所述的一种工业机器人高精度离线运动路径生成方法， 其特征在于， 所述修正后的离线运动路径通过TCP/IP协议或者UD P协议发送给机器人控制系统。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115533919 A 2一种工业机器人高精度离线运动路径生成方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种运动路径生成方法， 尤其涉及一种工业机器人高精度离线运动路 径生成方法。 背景技术 [0002]示教编程和离线编程都是工业机器人最常用的编程方式。 所谓离线编程是指用过 软件重建工业机器人的虚拟工作场景， 然后根据任务需求生成工业机器人的运动路径并传 输给工业机器人。 重复定位精度和 绝对定位精度是工业机器人非常重要的精度指标。 重复 定位精度是指 机器人重复到达某一点的精度； 绝对定位精度是指 机器人实际运动位姿与理 论位姿的偏差。 离线编程技术往往要求工业机器人具备较高的绝对定位精度。 然而， 工业机 器人普遍 具备较高的重复定位精度以及较低的绝对定位精度。 这在无形中就限制了离线编 程技术的推广应用。 因此， 研究工业机器人绝对定位精度提升方法， 生成高精度离线运动路 径具有重要的现实意 义。 [0003]常用的工业机器人绝对定位精度提升方法为先用外部测量设备或测量手段测量 工业机器人处于不同姿态 时的末端位置， 然后根据测 量数据辨识工业机器人运动学模型， 最后将修正好的工业机器人理论运动学模型输入到机器人控制器内。 当前， 工业机器人末 端位置的测量设备主要有激光跟踪仪、 球杆仪、 三坐标测量仪等。 昂贵的测量设备提高了工 业机器人末端位置的测量门槛， 增加了测量成本。 另外， 很多工业机器人的控制系统相对封 闭， 难以将修 正好的工业机器人理论 运动学模型写入其控制器。 [0004]综上所述， 当前工业机器人离线运动路径生成方法存在如下问题： 1)离线编程软 件生成的运动路径高度依赖工业机器人的绝对定位精度， 限制了离线编程技术的应用场 景； 2)工业机器人绝对定位精度标定过程中需配备昂贵的测量设备， 提高了绝对定位精度 标定门槛； 3)工业机器人 的控制系统普遍封闭， 难以将修正好的工业机器人理论运动学模 型写入到控制器。 发明内容 [0005]为解决背景技术中存在的问题， 本发明提供了一种工业机器人高精度离线运动路 径生成方法， 采用相对较低的测量成本完成工业机器人运动学参数辨识， 进一步生成高精 度离线运动路径。 [0006]本发明采用的技 术方案如下： [0007]1)建立工业机器人理论 运动学模型， 记为KP； [0008]2)对工业机器人理论运动学模型辨识， 获得工业机器人辨识运动学模型， 记为 KP′； [0009]3)根据工业机器人理论 运动学模型生成工业机器人的初始离线运动路径； [0010]4)利用工业机器人辨识运动学模型对工业机器人的初始离线运动路径进行修正， 获得修正后的离线运动路径并发送给机器人控制系统；说　明　书 1/6 页 3 CN 115533919 A 3