一种四自由度并联机构的误差分析及其标定补偿

针对一种四自由度并联机构进行了运动学分析,在此基础上以摄动法建立了其误差模型,明确了各误差源对末端位姿的影响．在对并联机构的标定技术进行简单介绍后,说明了对该机构误差模型中的机构参数进行标定的两种方法,介绍了标定装置、标定算法及标定过程．最后采用Matlab对基于逆解的标定方法进行了仿真,并对仿真结果进行了分析．     

基于相对坐标的机器人末端位姿测量方法

为了解决机器人末端6维位姿难以测量的问题,提出了一种末端位姿的间接测量方法,并给出了适用条件．该方法只需测量末端平台6个目标点在单方向上的相对位移,便可得到机器人末端的6维位姿数据,而且可以消除测量工具的零值系统误差．分析了各几何误差对测量精度的影响,得到了误差影响矩阵以指导测量精度补偿．最后,以一台6自由度运动模拟器为例验证了该方法的有效性．     

机器人手部运动误差分析

本文首先引入三阶影响系数,进而系统地导出了串联机器人及并联机器人手部位姿误差、位姿速度误差、位姿加速度误差分析的显表达式,推导过程简明、形式简单,便于编程.最后给出了计算示例.     

3-RRR并联机器人的精度分析与仿真

目前有关并联机器人精度方面的研究工作还比较薄弱,为采取有效措施提高并联机构的精度,通过对3-RRR并联机器人机构的分析,针对传统D-H参数法的局限性,采用微分理论,建立了该并联机器人机构的精度模型,通过计算机仿真,针对单条支链多个结构参数误差,比较全面的分析了结构参数对输出位姿误差以及位姿变化对机器人机构精度的影响。分析结果为：机构中所有结构误差随着X轴正向增大而单调增大;运动支链在关节转角处的误差单调上升的比其他结构快。为该机器人机构实际误差补偿与控制提供了理论依据。     

P3P位姿测量方法的误差分析

从工程应用的角度出发,在三个控制点构成等腰三角形的条件下,研究P3P位姿测量方法的误差与输入参数误差的关系。首先在理论上推导出测量位姿误差与输入参数误差间的关系,在此基础上通过误差统计分析和直接仿真验证的方式得到在输入误差中,图像坐标的检测误差和像机内参数标定误差对测量位姿误差的影响较大,而目标模型的测量误差对测量位姿误差的影响可以忽略不计的结论。这对位姿测量系统的设计与实现具有一定的指导意义。     

并联机构位姿视觉测量的特征点定位偏差补偿

针对并联机构位姿视觉测量中特征点像点定位偏差大的问题,提出了基于并联机构位姿近似求解的补偿方法。首先,建立了定位偏差的数学模型;然后,根据并联机构小位姿差异时特征点像点定位偏差相近的特点,利用含有定位偏差的特征点像点求取并联机构的近似位姿,从而实现近似补偿;最后,通过仿真实验验证了该补偿方法的有效性。     

基于蚁群算法的并联机器人误差补偿方法

提出一种利用蚊群算法补偿Stewart并联机器人位姿误差的方法.基于闭环矢量法建立Stewart并联机器人位姿误差模趔,通过6个驱动杆的长度误差和铰链误差得到并联机器人的位姿误差.在位姿误差模型的基础上,利用基于网格划分策略的连续蚁群算法,通过信息素更新指导蚂蚁反复搜索,对驱动杆杆长误差进行寻优,最终补偿Stewart...     

一种新型的并联机器人位姿立体视觉检测系统

建立了一种并联机器人位姿立体视觉测量系统框架,主要包括图像采集与传输、摄像机标定、尺度不变量特征变换（SIFT）匹配、空间点重建和位姿测量五个部分。该系统基于SIFT,能够很好地处理图像在大视角有遮挡、平移、旋转、亮度和尺度变化时的特征点匹配,有较高的匹配精度,特别适用于对并联机器人多自由度和空间复杂运动的检测。最后使用该方法对并联机器人位姿检测做了仿真实验。     

一种3自由度并联柔索驱动机器人的精度研究

研究了一种3 自由度并联柔索驱动机器人精度分析和精度综合的问题．分析了影响机器人位姿精度 的主要因素,推导建立了关节误差及柔索误差模型．提出了一种精度综合算法,并基于给定的机器人关节允差, 综合分析出装配误差及柔索误差的最大取值．通过仿真验证了误差模型的正确性．样机试验表明,利用柔索误差 模型可以提高机器人的运动精度．     

偏航角对P3P位姿测量鲁棒性的影响分析

本文从工程应用的角度出发,在三个控制点构成等腰三角形且仅考虑图像坐标检测误差的条件下,研究偏航角对P3P位姿测量方法鲁棒性的影响.首先在理论上推导出位姿参数误差与图像坐标检测误差间的关系,在此基础上通过简化条件下的理论推导结合一般条件下的统计分析得到当偏航角为0°时,测量位姿的鲁棒性较好.这一结论对位姿测量系统的设计具有一定的指导意义.     

基于粒子滤波的无人机自主轨迹视觉导航控制方法研究

针对现有无人机导航控制方法存在的控制效果不佳的问题,本文提出一种基于粒子滤波的无人机自主轨迹视觉导航控制方法研究。利用粒子滤波算法,实现对无人机自主轨迹视觉导航控制方法的优化设计。采用栅格法构建无人机飞行环境地图,根据无人机的机械组成结构和工作原理,构建运动状态模型。利用内置的摄像机设备采集视觉图像,执行图像灰度转换、几何校正、滤波等预处理步骤。通过对视觉图像的特征提取,判断当前环境是否存在障碍物。利用粒子滤波算法确定无人机位姿,结合障碍物识别结果规划无人机的自主飞行轨迹。将位置、速度和姿态角的控制量计算结果,输入到安装的导航控制器中,完成无人机的自主轨迹视觉导航控制任务。通过实测分析得出结论：应用设计的导航控制方法,其位置误差、速度误差以及姿态角误差均维持在预设值以下,即设计的导航控制方法具有良好的控制效果。     

不稳定平台无人机回收光测技术研究

针对不稳定平台尤其是晃动平台对无人机的精确回收,采用光学测量的引导方法。回收的关键在于消除平台晃动对测量的影响,即解算坐标系间相对位姿。在三点最小配置情形下,其他多数算法常存在奇异性。利用两组欧拉角向量表示的两次坐标系旋转来解决。基于此原理设计了室内实时测量模拟试验系统,通过实时跟踪、交会测量与坐标转换最终得到无人机在惯性系中的位置和姿态,用于回收。大量试验验证了方法正确有效、实时性和稳定性好、位姿精度高。详细分析了平台晃动对回收的影响及误差来源,为实际应用提供试验支持。     

光电导弹校靶方法研究

针对光电制导导弹高精度指向需求,通过研究导弹校靶方法以修正系统误差,提升光电导引头指向精度;提出解析法和几何法两种校靶方法,解析法是从数学推导的角度出发,利用坐标等效变换列写方程组,通过求解多元方程组获得校靶修正角度;几何法是从距离逼近的角度出发,通过多点测量实际指向误差,利用最小二乘、几何旋转变换等方法得到校靶修正角度;最后利用数字仿真分别模拟了两种校靶算法,并进行了对比分析,验证了两种算法的有效性.     

基于惯性椭圆拟合的小目标姿态测量方法

视觉测量方法在飞行器姿态测量中被广泛应用,然而远距离飞行目标成像纹理缺失会使传统光测手段应用受限。对测量中采用的追踪手段、图像分割技术以及测量方法进行研究,提出一种改进的小目标姿态测量方法。利用高速相机拍摄目标,通过跟踪算法对运动目标进行框选,使用非面积极大区域抑制法分割目标,计算目标图像的惯性椭圆从而实现目标姿态测量。实验结果表明,在仿真情况、低复杂度及高复杂度的真实拍摄场景下,该方法的误差分别低于0.233°、0.307°及0.325°,基本满足导弹等小目标的姿态测量精度需求,测量结果稳定可靠,能够有效降低人工判读的工作量。     

Elasto-geometrical error and gravity model calibration of an industrial robot using the same optimized configuration set

Position error is a significant limitation for industrial robots in high-precision machining and manufacturing. Efficient error measurement and compensation for robots equipped with end-effectors are difficult in industrial environments. This paper proposes a robot calibration method based on an elasto–geometrical error and gravity model. Firstly, a geometric error model was established based on the D-H method, and the gravity and compliance error models were constructed to predict the elastic deformation caused by the self-weight of the robot. Subsequently, the position error model was established by considering the attitude error of the robot flange coordinate system. A two-step robot configuration selection method was developed based on the sequential floating forward selection algorithm to optimize the robot configuration for calibrating the position error and gravity models. Then, the geometric error and compliance coefficient were identified simultaneously based on the hybrid evolution algorithm. The gravity model parameters were identified based on the same algorithm using the joint torque signal provided by the robot controller. Finally, calibration and compensation experiments were conducted on a KR-160 industrial robot equipped with a spindle using a laser tracker and internal robot data. The experimental results show that the robot tool center point error can be significantly improved by using the proposed method.     

确定地球同步自旋卫星姿态的一种方法

本文提出一种同时利用地球角θe、太阳角θs和星日-星地转动角λse三种姿态测量信息, 确定卫星姿态的方法.该法算式简易,可唯一地确定卫星姿态.消除了采用两种姿态测量信 息的姿态确定方法所引起的高相关和低测量密度的不良区域.本文方法仅有太阳矢量和地球 矢量共线的几何限制,能方便地把λse引入滤波器.通过数字仿真,表明此法可得到良好的姿 态确定精度及滤波估计.     

Geometric calibration of industrial robots using enhanced partial pose measurements and design of experiments

The paper deals with geometric calibration of industrial robots and focuses on reduction of the measurement noise impact by means of proper selection of the manipulator configurations in calibration experiments. Particular attention is paid to the enhancement of measurement and optimization techniques employed in geometric parameter identification. The developed method implements a complete and irreducible geometric model for serial manipulator, which takes into account different sources of errors (link lengths, joint offsets, etc). In contrast to other works, a new industry-oriented performance measure is proposed for optimal measurement configuration selection that improves the existing techniques via using the direct measurement data only. This new approach is aimed at finding the calibration configurations that ensure the best robot positioning accuracy after geometric error compensation. Experimental study of heavy industrial robot KUKA KR-270 illustrates the benefits of the developed pose strategy technique and the corresponding accuracy improvement.     

A two-step method for kinematic parameters calibration based on complete pose measurement—Verification on a heavy-duty robot

The poor pose accuracy of industrial robots restricts their further application in aviation manufacturing. Kinematic calibration based on position errors is a traditional method to improve robot accuracy. However, due to the difference between length errors and angle errors in the order of magnitude, it is difficult to accurately calibrate these geometric parameters together. In this paper, a two-step method for robot kinematic parameters calibration and a novel method for position and orientation measurement are proposed and combined to identify these two kinds of errors respectively. The redundant parameter errors that affect the identification are also analyzed and eliminated to further improve the accuracy of this two-step method. Taking the Levenberg-Marquardt algorithm as the underlying algorithm, simulation results indicate that the proposed two-step calibration method has faster iteration speed and higher identification accuracy than the traditional one. On this basis, the calibration and measurement methods proposed in this paper are verified on a heavy-duty robot used for fiber placement. Experimental results show that the mean absolute position error decreases from 0.9906 mm to 0.3703 mm after calibration by the proposed two-step calibration method with redundancy elimination. The absolute position accuracy has increased by 41.81% compared with the traditional method based on position errors only and 14.97% compared with the two-step calibration method without redundancy elimination. At the same time, the orientation errors after calibration are not more than 0.1485°, and the average of absolute errors is 0.0447.     

带噪声抑制的GPS姿态测量算法

利用GPS载波相位测量载体的姿态时,各种误差源对定姿精度有很大影响。基于载波相位双差观测模型,分析了载波相位误差和接收机到卫星的可视矢量（LOS）误差以及这些误差在姿态测量中的影响权重。针对传统最小二乘方法中仅考虑观测矢量噪声的局限性,在基线解算过程中采用同时考虑LOS组成的设计矩阵和观测矢量噪声的总体最小二乘（Total Least Squares,TLS）方法,并从理论和实验两个方面证明该方法能有效抑制噪声影响,提高姿态解算的精度。     

基于蒙特卡罗法的平面度测量不确定度评定

形位误差的测量不确定度评定是目前测量领域研究的热点;但由于其测量的复杂性和测量结果评定的多样性,导致在实际测量结果中形位误差测量的不确定度评定成了难题;为此,根据形状误差评定准则,选取最小二乘法建立数学模型,确定形状误差数学模型中各参数值的传递系数和单点不确定度,并分析具体的测量方法和测量过程中的不确定度来源,根据传统的GUM法对其进行不确定度评定;然后采用蒙特卡罗伪随机数的方法来模拟实际测量数据,从而得到平面度误差的不确定度;通过设置实验对比,验证了蒙特卡罗法评定平面度不确定度的可靠性和准确性;该方法不需要求出数学模型中的传递系数,利用MATLAB软件很容易实现,为平面度误差测量结果不确定度评定提供了更加简便的方法,值得推广和应用。