基于光学定位系统反馈的机器人末端位姿误差在线补偿方法  

Online Compensation Method of Robot End-effector Pose Error Based on Optical Tracking System

作　　者：丘洪键 梁海平 卢耀安 王成勇[1,2,3] Qiu Hongjian;Liang Haiping;Lu Yaoan;Wang Chengyong(School of Electromechanical Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

机构地区：[1]广东工业大学机电工程学院,广州市510006 [2]广东工业大学广东省微创手术器械设计与精密制造重点实验室 [3]广东工业大学智慧医疗创新技术中心

出　　处：《工具技术》2024年第12期136-141,共6页Tool Engineering

基　　金：广东省基础与应用基础研究基金资助(2022A1515010474)。

摘　　要：为了提高手术辅助机器人的定位精度,提出了一种基于改进L-M迭代的机器人末端工具位姿误差在线补偿方法。该方法无须标定机器人运动学模型参数,将机器人的几何误差、非几何误差和坐标系配准误差都归结于机器人关节误差,利用光学定位系统反馈机器人末端工具位姿,通过雅可比矩阵把机器人末端工具位姿误差映射到机器人关节空间,迭代改变机器人关节位置,使机器人末端工具位姿逐渐逼近目标位姿。实验结果表明,所提方法可将机器人末端工具位置误差降至0.1mm,末端工具姿态误差降至0.05°,显著提高了机器人末端工具位姿精度。In order to improve the pose accuracy of surgical robot,an online compensation method of robot end-effector pose error based on improved L-M iteration method is proposed.The robot kinematic model parameters doesn′t need to be calibrated.The geometric error and non-geometric error of the robot and the coordinate system registration error are attributed to the robot joint error.An optical tracking system is used to measure the robot end-effector pose.The end-effector pose error is mapped to the joint space through the Jacobi matrix and the joint positions are changed through multiple iterations,making the robot end-effector pose gradually approaches the target pose.The experimental results show that the method can reduce the positioning error of the robot end-effector less than 0.1mm and the orientation error less than 0.05°,which significantly improves the end-effector pose accuracy of the robot.

关 键 词：位姿误差 误差在线补偿 光学定位系统 手术机器人 

分 类 号：TG502.33[金属学及工艺—金属切削加工及机床] TH74[机械工程—光学工程]