移动机器人的位姿误差分析及补偿

从静态和动态两个方面分析移动机器人平台位姿误差的主要来源,采用矩阵微分法建立平台位姿误差的模型,并根据建模分析和平台实时位姿检测结果对机器人平台进行位姿补偿.     

并联机器人位姿误差与结构误差的关系分析

介绍了一种特定结构的机器人(3PRS并联机器人)的模型、位姿误差计算方法,以及位姿误差与结构误差关系分析的方法和过程。得出如下结论:结构误差对动平台位姿误差的作用相互独立,不考虑其它误差的影响时,位姿误差是结构误差分别作用后叠加的结果;机器人位置一定时,位姿误差与结构误差呈线性关系,表达式系数由机器人模型尺寸和滑杆位置决定。     

电力铁塔攀爬机器人位姿综合误差分析

针对实验室现有电力铁塔攀爬机器人,分析了影响其位姿精度的主要因素,充分考虑了机器人的基本误差(静态误差和动态误差)以及机器人移动基座偏角误差,建立了机器人的位姿误差分析模型。并依据所建立的机器人误差模型,在MATLAB中进行了分析计算,得到由静态误差、基座偏角误差和动态误差所引起的机器人末端位姿误差,并对多种因素所引起的机器人末端位姿误差进行综合得到机器人的综合位姿误差,这为机器人误差补偿提供了理论依据。     

新型预紧式六维力传感器及其位姿误差分析

为了获得综合性能指标优良的六维力传感器,本文提出一种新型的基于Stewart平台的预紧式六维力传感器结构,并对其进行了位姿误差分析。首先以经典Stewart平台六维力传感器为比较对象,描述了此预紧式六维力传感器的结构特点;而后综合利用影响系数法和矢量法建立其位姿误差模型,进而定义位姿误差灵敏度指标并据此绘制误差灵敏度直方图以分析不同误差因素对传感器位姿误差的影响情况;最后研制出传感器样机并完成标定实验,实验结果表明该传感器测力精度在1%以内。所研究内容对六维力传感器的设计制造和实验标定具有理论指导意义。     

新型三维平台机床及其初始装配位姿误差解耦分析

提出一种以3-2-1-SPS三维平台机构为原形的新型六自由度并联机床结构型式，介绍了其结构特点，论证该种结构形式的并联机床在其正交位姿是误差解耦的，选择正交位姿为机床初始装配位姿，改善了机床的装配工艺性。     

基于D-H矩阵的2-RPaRSS并联机构位姿误差建模与补偿

针对4自由度2-RPaRSS并联机构,利用D-H变换矩阵法建立了机构运动学及单条支链的位姿误差模型,并由此得到了机构基于各运动副误差(制造误差、安装误差、磨损误差等)的动平台位姿误差模型;运用该误差模型对2-RPaRSS并联机构的进行了误差分析和计算,给出了机构驱动角对动平台位姿误差的影响情况;同时建立了单支链的误差辨识模型,并由NSGA2算法求得了各误差的近似最优解,通过误差补偿使并联机构的位姿精度得到明显提高。     

基于齐次变换矩阵的盾构机掘进位姿建模与求解研究

为了更加精确快速地求解盾构机在掘进过程中的姿态变化,采用基于空间齐次变换矩阵元素的位姿正解求解方法建立盾构机位姿正解解算模型,并利用牛顿拉夫逊算法对得到的以齐次变换矩阵元素为未知量的非线性方程组进行逐次迭代求解,得到齐次变换矩阵各元素数值解;然后,根据齐次变换矩阵各元素与位姿映射关系求解对应位姿.并根据各个液压缸杆长约束条件建立位姿反解数学模型,在Matlab中对位姿正反解进行求解,并分析比较正反解结果的吻合度.结果表明,其误差在0.018％左右,在误差允许范围内,证明了所建立的盾构掘进位姿正反解数学模型的正确性.     

新型4自由度并联机器人位姿误差分析

将一种新型四自由度并联机器人等效为由串联机构构成的空间闭环机构 ,运用 Denavit- Hartenberg方法提出了运动平台位姿误差的一种分析算法。利用这个算法可以分析各种构件加工、安装误差对运动平台位姿精度的影响。进行了数值仿真验证了算法的正确性。最后分析出对位姿精度影响较大的因素 ,通过重视这些因素可提高实际机构的操作精度     

六自由度喷涂机器人位姿误差分析

以所研制的喷涂机器人为研究对象,利用摄动法分析了机器人位姿误差。得出了喷涂机器人末端位姿的精确解。分析并比较不同结构参数对机器人末端位姿误差的影响。为喷涂机器人零部件的精度分配提供了理论依据。     

石油钻机井架弧焊机器人位姿误差分析

介绍了石油钻机井架焊接机器人本体结构和机器人位姿误差分析的"小位移摄动法",利用该方法建立了弧焊机器人的位姿误差分析模型.计算结果证实了位姿误差分析的正确性,为机器人的位姿误差补偿及精度优化设计提供了依据.     

移动机器人平台的运动学分析

通过D-H坐标变换法,建立单侧摇臂对移动机器人平台的运动学模型,然后根据矢量迭加的方法,综合考虑双侧摇臂作用对机器人平台位姿影响,建立了移动机器人平台位姿估计系统模型,为平台控制系统的设计提供了理论的依据.     

移动机器人平台的位姿检测

主要研究非平整地面移动机器人平台位姿分析以及位姿检测的问题.根据移动机器人在复杂地形条件下的工作要求以及所研究机器人的结构特点,设计了2种机器人平台位姿检测的方法.     

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。     

桥梁检测机器人作业规划与位姿优化方法研究

针对桥梁底部病害人工检测的作业难题,介绍了桥梁检测机器人的工作原理,结合桥梁的结构化特征和视觉检测拍摄参数约束,研究了桥梁检测机器人作业规划与位姿优化方法。首先,提出一种以最佳拍摄模型约束的桥梁检测机器人拍摄作业位姿规划方法。在最佳拍摄规划方法的基础上,针对小箱梁桥梁和T型梁桥梁底部的褶皱结构,研究了以安全拍摄模型为约束的拍摄位姿优化方法,设计了结合拍摄偏角和拍摄距离的权重函数,推导了优化算法公式并给出了收敛证明。通过对不同拍摄参数的配置,进行了针对空心板桥梁的拍摄作业位姿规划方法仿真;针对小箱梁桥梁的结构,在位姿规划仿真结果基础上进行了位姿优化方法的仿真。最后以研制的桥梁检测机器人为对象,进行了现场测试与验证,仿真和实验结果均表明,该规划和优化方法符合桥梁拍摄检测的要求,具有很好的鲁棒性和实时性。     

万向移动四足机器人位姿描述研究

通过位置矢量对机器人的位置进行了描述,采用旋转矩阵在固定角坐标系和欧拉角坐标系中对机器人的姿态进行了描述。并应用齐次变换矩阵描述了万向移动四足机器人的足尖端位姿。位姿描述能够为机器人下一步的分析打下基础。     

基于位姿反馈的三臂空间机器人抓捕轨迹规划

以三臂空间机器人为研究对象,针对经历奇异位形时出现的位姿误差问题,提出一种基于位姿误差反馈的轨迹规划算法。根据系统一般运动学方程并结合动量守恒方程建立系统运动学模型,利用位姿期望指令得到误差运动方程。以关节角速度为控制量,设计了基于位姿误差反馈的控制率,使闭环系统的跟踪误差按指数速度收敛。该方法能够减小机器人奇异点邻域内的位姿跟踪误差,且在离开奇异区域后能完全消除误差。仿真结果证明了该方法的有效性。     

焊缝位姿及焊枪位姿的模型

针对机器人弧焊条件下的特殊要求,建立了焊缝位姿和焊枪位姿模型,以坐标系的形式定量描述焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确且严格地描述焊缝的焊接位置和焊枪姿态的参数：焊缝倾角、焊缝转角及焊枪工作角和行走角,并给出了计算方法。上述参数不但计算简便,而且可以直接代表焊接位置和焊枪姿态对焊接质量的影响因素。模型对于焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有非常重要的意义。     

Delta机器人综合位置误差研究及其耦合特性分析

以Delta机器人为分析对象,研究了动平台的位置误差模型,并对误差源的耦合特性进行了分析。首先,利用从动臂的位置特性,依据几何空间矢量法,建立了Delta机器人机构误差模型;其次,以数理统计与空间矢量原理为基础,推导出Delta机器人关节间隙误差模型;然后,基于空间有限元理论,在建立系统弹性动力学模型的基础上建立了其柔性误差模型;综合考虑这3种误差源,建立了Delta机器人综合位置误差模型;最后,利用Adams与Workbench联合仿真、Matlab数值计算和FARO激光跟踪仪的现场试验验证了位置误差模型的正确性,并对误差源的耦合特性进行了分析,阐述了方向位置误差与坐标轴方位之间的关系。结果表明,影响Delta机器人动平台位置误差的各个误差源间并不是简单的叠加,而是具有明显的耦合特性,并且动平台方向位置误差会随着坐标轴方位的变化而变化。