机器人零位参数辨识及标定应用研究

针对机器人定位误差问题,分析了机器人零位辨识法和几何法的算法原理,在已有零位标定方法的基础上提出了一种新的零位标定方法。基于双轴倾角传感器进行了倾角测量,通过仪器的两次安装和对机器人的简便操作后,完成了整个零位标定过程;给出了新标定方法所涉及的参考零位和2轴零位获取方法及3～6轴零位辨识方法两大关键问题的理论依据,对辨识过程进行了仿真,并对新的标定方法进行了实验验证。实验结果表明:所提出的零位标定方法可大幅降低机器人的定位误差,基于本方法进行零位标定具有设备部署方便、成本低和流程简便等优点,值得在工程应用上进行推广。     

浅谈工业机器人零点标定

随着我国经济科技的迅速发展,工业机器人在各产业得到了广泛应用。机器人工具坐标系影响运动准确性,随着机器人在工业生产中完成任务的繁杂化,人们对工业机器人位姿精度的要求不断提高。机器人标定是离线编程技术实用化的关键技术,文章基于模型参数识别法辨识机器人模型参数,从而提高绝对精度。工业机器人重复精度较高,需要进行运动学标定来提高绝对精度。基于此,阐述工业机器人运动学标定理论,介绍零点标定方法,开展零点标定计算机仿真实验,通过激光追踪仪验证零点标定实验效果。     

基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定研究

针对传统的相机内参矩阵和相机位置参数标定方法较为繁琐复杂且与相机内参标定互相割裂的痛点,本文设计了一种基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定方法,利用采集得到的不同位姿关系下标定板图像以及对应的末端机器人末端执行器位姿数据,解算视觉位姿测量过程中涉及到的不同坐标系间位姿转换关系,一次性完成相机内参标定和相机位置参数标定....     

工业机器人运动学参数标定的位姿点集优化研究

针对工业机器人标定时因位姿点选择随机导致标定结果不稳定的问题,开展了位姿点集优化方法研究.首先,以可观测指数O1为依据,通过随机搜索算法确定最优位姿点的数目;其次,提出改进最优点集选择算法用于筛选最优位姿集.通过对EFORT ER10L-C10和Staubli TX60机器人进行标定实验,结果表明:采用优化初始位姿集能...     

基于最优位姿集的机器人标定及不确定度评定

为解决因标定位姿点随机选择导致机器人标定结果不稳定、可靠性低问题,研究了基于雅克比矩阵奇异值计算可观测指标的最优位姿点数目及最优位姿集选择算法,建立了机器人MDH模型,采用LM算法对几何参数进行辨识,使用LeicaAT960激光跟踪仪分别在最优位姿集和随机位姿集下对Staubli TX60机器人末端位姿大量实测;在分析研究机器人标定不确定度来源基础上,采用测量不确定指南(GUM)计算几何参数标定的不确定度及蒙特卡洛模拟法对机器人末端位置不确定度进行评估,结果表明,经最优位姿集标定后的机器人不仅在测试点精度有大幅提升,而且几何参数及末端位置平均不确定度约为随机位姿集标定的0.11倍,标定结果稳定可靠,泛化能力强,适于在高精度、大范围作业场合推广应用。     

单目视觉双臂机器人相对位姿的快速标定

由两个独立机械臂组成的双臂机器人系统,两个机械臂分别有各自独立的基坐标系,针对此类双臂机器人基坐标系相对位姿的确定问题,提出了单目视觉双臂机器人相对位姿标定方法。将相机安装在其中一机械臂末端执行器上组成手眼系统,标定板安装在另一机械臂末端执行器上,保持安装有相机的机械臂位姿固定不动,控制安装有标定板的机械臂运动达到任意不同的拍照位置,相机拍照并同时从机器人返回并记录下每个拍摄位置的机器人参数,联立解出基坐标系间的相对位姿关系。将实验结果应用于智能变电站隔离断路器自动检修双臂机器人,证明此方法能够满足实际工作需求,便于实际应用。     

六关节工业机器人TCP标定模型研究与算法改进

研究了六关节工业机器人工具坐标系原点TCP的标定原理,提出了TCP标定的解析化模型和几何模型,并对标定误差来源进行了综合性分析,定量分析了标定点数和标定位姿对TCP标定精度的影响。在经典四点法标定的基础上,引入了误差阈值的概念,提出一种改进的五点选优TCP标定算法,并进行了仿真验证和实物验证。验证结果表明,提出的标定算法能够有效筛选出误差偏大的点,对标定精度能进一步提高,可靠性也得到了进一步保证。     

一种利用位置误差模型的机器人位姿标定方法

针对机器人位姿标定模型中位置和姿态数据的权重不合理导致参数识别精度低甚至发散问题,给出一种直接基于末端位置坐标测量的机器人位姿标定方法,避免了位置和姿态数据量级不同对参数识别精度的影响。采用指数积方法,建立一种包含3点位置信息的机器人运动学模型。通过对运动学模型取微分,利用指数映射微分公式推导出机器人末端3点位置误差与几何参数误差之间映射关系的显示表达并给出参数误差识别方法。采用激光跟踪仪作为测量设备,以UR5机器人为标定对象进行运动学参数标定和验证试验。试验结果表明,机器人末端位置误差模和姿态误差模的平均值分别降低了90%和92%。     

基于距离精度的工业机器人标定模型

工业机器人主要有两个性能评价指标:重复定位精度和绝对定位精度。由于制造与安装误差,导致工业机器人定位精度不高,因此,在机器人使用前需要对其进行标定。但在应用传统的方法进行位置误差的标定和补偿时,要涉及到测量系统坐标系与机器人基础坐标系间的变换。由于这一过程很难精确完成,容易引入误差。因此,本文利用距离精度的定义,在修正的5参数DHM(Denavit-Hartenberg Modified)运动学模型的基础上,建立了机器人的距离误差标定模型,该模型可以避免坐标转换带来的误差。基于该模型,利用Matlab软件进行仿真实验。仿真结果显示机器人距离误差标定模型可以明显提高机器人的距离精度,为后续的实验打下基础。     

机器人模具抛光系统中抛光工具位姿研究

为了弥补抛光机器人通过示教方式采集抛光点的不足,充分利用了模具数控加工在路径规划方面的功能,生成模具加工表面刀位点,编写算法提取在UG NX 7.5的CAM模块上生成的模具加工数控刀位数据,并在这些数据的基础之上,设计了工业机器人抛光工具的位姿算法。     

虚拟封闭运动链法提高机器人运动学标定精度

介绍了一种基于激光器构造虚拟封闭运动链的标定方法,该方法通过末端操作器上安装的激光器向观测平板发射激光束,并保持激光投影点处于观测平板上一个固定位置,构造出一个虚拟封闭运动链。在此基础上对IRB140机器人的几何参数进行了标定,经试验验证表明,本标定方法有效地实现了机器人绝对精度的大幅度提高。     

双PSD工业机器人标定系统多目标位置控制研究

为了快速、精确、低成本的实现工业机器人的标定,设计了基于双PSD(位置传感装置)的工业机器人标定系统,激光束校准是该标定系统的关键问题,需要控制固定在工业机器人末端执行器上的激光指针,使得激光束照射在一个PSD中心,并反射到另一个PSD中心,针对此多目标位置控制问题,在建立激光束校准模型的基础上,运用H∞控制理论设计了H∞控制器,通过在线预估工业计机器人坐标系与PSD坐标系之间的变换矩阵,快速实现激光束校准,并通过实验验证了该H∞控制方法的可行性和有效性。     

基于UKF的机器人末端执行器位姿实时估算方法

为了能在工业机器人运动过程中快速准确地估算出末端执行器的位姿,提出了一种基于unscented卡尔曼滤波器（UKF）的末端执行器位姿实时估算方法,并将该方法应用于以激光跟踪仪作为反馈系统的工业机器人中。首先,在工业机器人运动过程中实时获取各个关节运动参数,并结合工业机器人的结构参数计算末端执行器的位姿初值,然后借助于激光跟踪仪实时跟踪测量固定在机器人末端执行器上的一个测量点,运用UKF融合以上两类数据,估算出末端执行器的实时位姿。计算机仿真验证了该方法的有效性与实时性,同时表明该方法具有易于实现、计算速度快和精度高等优点。     

工业机器人误差补偿技术的理论与实验研究

针对工业机器人重复精度高、定位精度差的特点,提出一种改进其绝对定位精度的方法。根据D-H坐标系的相关理论,综合考虑机器人各关节的误差,运用五参数法建立机器人的完整几何误差模型。基于误差模型,提出机器人位姿补偿的多次迭代算法,实验结果显示工业机器人的绝对定位误差由未补偿的25 mm变为补偿后的0.3 mm,从而证明该方法的有效性。     

机器人标定系统自适应控制器研究

为了降低非线性系统自适应控制器设计的难度,提出通过运动分解减小非线性方程维度的方法设计相应的自适应控制器。将机器人末端执行器的运动分解为平移运动和旋转运动,让机器人末端执行器上的激光器通过先平移后旋转的方式使激光光斑分别趋向于PSD1和PSD2的中心。通过运动分解减小非线性方程的维度的方法,降低了控制系统数学方程的复杂度。为验证用所提方法设计控制器的有效性,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真环境,对标定过程进行仿真分析。仿真结果表明:所设计的控制器可使机器人运动更迅速、稳定地实现控制目标。     

工业机器人视觉系统的摄像机标定

摄像机标定是计算机视觉处理技术中的一个重要组成部分,在机器人导航、足球机器人、三维重建等诸多领域有着广泛的应用。介绍了针孔模型的标定方法,以教学用工业机器人为研究对象,利用MATLAB的摄像机标定工具箱进行标定。实验结果表明,该方法能够满足标定精度。     

基于粒子群优化算法的工业机器人与外部轴标定

提出一种新的标定方法标定外部轴工作台与机器人工具间的坐标转换关系。该方法分为三步：首先,建立系统的数学模型,并根据模型标定机器人手腕与接触式距离传感器间的坐标转换关系,从而机器人和距离传感器组成机器人测量系统。然后,按预定程序移动检测目标,利用标定好的机器人测量系统测量并采集数据,初步标定出外部轴的转轴和俯仰两轴与机器人基础坐标系间的转换关系。最后,确定优化的目标函数,利用粒子群优化算法优化关键参数以提高系统的整体精度。试验结果验证了该标定方法的有效性。     

基于标定板的协作机器人Denavit-Hartenberg参数标定研究

提出一种基于标定板的协作机器人Denavit-Hartenberg参数标定方法。应用这一方法,将协作机器人拖曳至标定板的不同位置,得到不同位置的位置偏差,构建协作机器人误差方程。应用Denavit-Hartenberg参数法建立协作机器人的误差模型,采用刚体微分运动方法对误差模型进行化简,并结合误差方程优化协作机器人的Denavit-Hartenberg参数。这一标定方法具有操作简便、通用性强的优点,通过试验验证了这一方法的有效性。     

基于粒子滤波的壁面爬行机器人位姿跟踪研究

为提高壁面爬行机器人的智能化水平,提出一种利用粒子滤波算法进行机器人位姿跟踪的方法。所述方法在机器人身上安装了发声器,将机器人位姿跟踪问题转换为声源跟踪问题处理。设计了一个声阵列传感器,采用可控波束形成定位技术观测机器人位姿,利用里程计描述机器人的位姿变换动态模型,并最终建立了基于贝叶斯估计的粒子滤波位姿跟踪算法。搭建了实验平台进行现场实验,结果表明该方法可行并有实际应用价值。