基于激光跟踪仪的协作机器人标定算法与实验研究

为了提高机器人末端绝对定位精度,提出了一种基于激光跟踪仪测量的机器人几何参数标定方法,对协作机器人的参数误差进行辨识和补偿.为了避免机械臂相邻两个轴平行时会出现奇异性的情况,采用了MDH参数法建立误差模型;为了把测量数据定义在同一坐标轴上,结合了机器人工具坐标系转换(靶球中心点相对于机器人末端坐标系的平移变换);进而用...     

激光制导测量机器人自动跟踪算法研究

介绍了激光制导测量机器人系统的组成和工作原理,结合被测工件CAD模型,提出一种激光制导测量机器人移动路径的规划方法,通过采用多点折线法实现机器人运动;在此基础上,研究了激光制导测量机器人自动跟踪激光束的跟踪算法.激光制导测量机器人对激光束的跟踪分解为位置跟踪和姿态跟踪.采用基于运动学的轨迹跟踪方法实现机器人的位置跟踪;通过坐标变换,得到与激光束姿态对应的光靶(SMR)姿态,保证SMR入射面法矢量方向与测量激光束的方向矢量相反.最后通过仿真软件验证了该跟踪算法的有效性和正确性.     

激光制导测量机器人定位算法研究

对激光制导测量机器人的定位理论进行了研究,分析了光电编码器测距原理,提出了基于此原理的激光制导测量机器人定位方法;研究了机器人的直线运动和圆弧运动定位算法;给定机器人的初始位姿,推导出了下一时刻的位姿,并实时反馈给控制系统,控制机器人准确定位;研制了激光制导测量机器人试验样机,能够实现在被测工件CAD模型的控制下,自动完成对工件的高精度测量.实验结果显示本定位算法理论是正确有效的.     

工业机器人的转角误差对其位置精度的影响

本文以工业机器人ABB IRB4600-60/2.05为研究对象,建立工业机器人的转角误差与机器人绝对位置精度的影响权重关系,并通过转角误差预测机器人工业机器人的绝对位置精度.实验验证过程利用Leica激光跟踪仪AT-960D对工业机器人进行测试与校准,并通过D-H模型逆解出工业机器人各旋转轴的转角误差,最后完成对工业...     

机器人定位精度标定技术的研究

机器人末端位姿的精度依赖于各连杆几何参数的精度。为了提高机器人的位姿精度,需要对机器人进行标定,为此必须研究机器人运动学模型的建立方法。基于MDH模型和微分运动学,识别出机器人的各个连杆几何参数误差对机器人位姿精度影响程度,并结合最小二乘算法,对机器人的定位精度进行修正。实验表明,该方法适合对机器人几何参数误差的标定,并且能够提高机器人的综合性能。     

基于最小PDOP的跟踪仪顺次多站测量站位优化

工业机器人进行大型构件加工时,精确测量机器人与大型构件的相对位置关系是保证加工质量的关键。采用单台激光跟踪仪顺次多站法进行测量时,为了提高测量精度,充分考虑了激光跟踪仪的位置误差,对激光跟踪仪站位优化进行了研究。首先,探讨了激光跟踪仪测量误差主要来源,分析了顺次多站法测量原理;然后,基于最小位置精度衰减因子(PDOP)的方法进行了激光跟踪仪站位的优化,并给出了各站位位置测量精度最优的求解算法。最后,进行了站位优化前后的验证实验,结果表明：优化站位后测量系统的测量精度可提高50%以上,验证了站位优化方法的有效性。     

基于标准球距离约束的工业机器人参数标定

针对工业机器人绝对定位精度偏低,在工业应用中受到一定的限制的问题,提出了一种新型基于标准球距离约束的工业机器人参数标定方法。首先采用MDH模型建立机器人运动学模型;其次将接触式测头安装在工业机器人的末端法兰盘上,搭建了一个三角标定平台,平台上刚性连接了3个直径为25.4mm的标准球,每2个球之间的理论的球心距为300mm,用接触式测头分别探测3个标准球面上的点,并记录相应关节角的值;最后,通过最小二乘拟合得到标准球的球心坐标,与三坐标测量机测得的实际球心距进行距离约束,并采用Levenberg-Marquardt算法求得运动学参数误差。共进行5个平台方向的实验,并用另外5个平台方向的数据进行误差补偿验证。实验结果表明:平均球心距偏差从2.6812mm减小到0.5694mm,标准偏差从0.6738mm减小到0.1407mm。     

绝对距离测量技术综述

本文从非相干测量和干涉测量两方面综述了绝对距离测量技术方法。重点介绍了干涉测量法中的半导体激光调频干涉测量技术在绝对距离测量中的一些新应用和新方法。     

面向机器人标定的单激光跟踪仪顺序多站式测量系统建模与分析

为实现大型串联工业机器人的高精度标定,搭建了一种单激光跟踪仪的顺序多站式测量系统。该系统仅需单台激光跟踪仪,先后在不同的基站位置对工业机器人的末端位置进行独立测量,并基于多边测量方法计算机器人的末端位置。计算过程中仅需激光跟踪仪的距离信息,有效地优化了末端位置的测量不确定度。首先,建立了该测量系统的仿真模型,深入地分析了测量点的数量与分布形状、测量距离以及工业机器人定位精度等因素对系统测量精度的影响;然后,依据分析结果确定单激光跟踪仪顺序多站式测量系统的搭建方案。实验结果表明:该系统在2.5 m距离上的测量误差仅为0.023 mm,优于激光跟踪仪的测量精度,满足大型串联工业机器人参数标定的测量精度要求。     

基于多基站激光跟踪仪的机器人位姿精度测试方法

针对机器人末端位姿精度测试的需求,提出了基于多基站激光跟踪仪的测试方法.该方法采用三靶球测量方案,通过非线性最小二乘法求解转站参数,并融合多基站测量数据实现机器人末端位姿精度的测试.通过直线导轨和转台标准器对该方法的测试效果进行实验验证,结果显示相对于单基站激光跟踪仪的测试方法,三基站测量的定位精度提升了38.5％,定...     

基于几何参数标定的串联机器人精度提升

为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几何参数目标函数值计算方法及求解几何参数误差的具体步骤。通过对ER10L-C10工业机器人不同测点下仿真标定及实测研究结果表明:IGA方法能够快速对机器人ZRM的几何参数实现标定,当标定点设定为50个左右时,标定后的机器人在测试点的精度提升泛化能力较好,对ER10L-C10机器人在整个工作空间内实测标定其末端绝对定位精度提升约90%,该方法适于在有高定位精度要求的串联机器人中推广应用。     

轴线测量与迭代补偿的机器人几何参数标定

为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,提出了采用轴线测量与迭代补偿相结合的工业机器人几何参数标定方法。首先利用激光跟踪仪测量机器人单轴运动的轨迹,将所测轨迹点通过空间投影计算各轴线的位置;然后根据机器人模型参数的几何定义提取机器人模型的实际参数,并采用基于距离误差的迭代补偿方法进行参数标定效果验证。对埃夫特ER10L-C10工业机器人进行标定实验研究,结果表明:机器人绝对定位误差的最大值、平均值和标准差分别从补偿前的4.215、1.932和1.437 mm减小到补偿后的2.979、1.015和1.031 mm,该方法能够简单快速标定出机器人模型的实际几何参数,有效提高了机器人的绝对定位精度。     

基于闭环测量的机器人关节刚度标定方法

针对机器人在加工装配中的结构弱刚性问题,提出一种基于闭环测量的机器人关节刚度标定方法.首先,本文提出一种由六支位移传感器组成的闭环标定装置和测量机器人末端位姿的原理;其次,建立机器人各连杆坐标系,推导出其运动学方程和雅可比矩阵,同时建立了考虑关节刚度的机器人静刚度模型;最后,利用闭环标定装置和UR10机器人进行关节刚度...     

Parameter Calibration of SWMM Model Based on Optimization Algorithm

For the challenge of parameter calibration in the process of SWMM (storm water management model) model application, we use particle Swarm Optimization (PSO) and Sequence Quadratic Programming (SQP) in combination to calibrate the parameters and get the optimal parameter combination in this research. Then, we compare and analyze the simulation result with the other two respectively using initial parameters and parameters obtained by PSO algorithm calibration alone. The result shows that the calibration result of PSO-SQP combined algorithm has the highest accuracy and shows highly consistent with the actual situation, which provides a scientific and effective new idea for parameter calibration of SWMM model, moreover, has practical guidance for flood control and disaster mitigation.     

融合加权SVD改进算法的工业机器人运动学标定

针对环境或人为因素引入的测量粗差对测量坐标系和机器人基坐标系的转换存在较大影响的问题,对奇异值分解(SVD)算法进行了改进,并将其应用于机器人运动学标定中。以ABB-IRB2600型机器人为研究对象,建立修正型D-H(MD-H)运动学模型和误差模型;通过激光跟踪仪测量得到机器人末端靶球位置坐标,在SVD算法中,根据补偿前位置误差大小对测量数据重新分配权重,转换测量坐标系和机器人基坐标系;使用Levenberg-Marquart(L-M)算法进行了误差参数辨识,并在Matlab中对机器人25个运动学参数进行了仿真补偿。仿真和实验结果表明,加权SVD算法稳定性更优,能够减小测量粗差影响,经标定后机器人的平均绝对误差降低了65.10%,均方根误差降低了65.85%,其绝对定位精度得到了明显提高。     

基于PAD情感模型的老龄智能陪伴机器人面部表情评估研究

目的 为探索老龄智能陪伴机器人的表情设计特征,依据FACES国际表情数据库等,提取7种基本面部表情类型,得到老龄智能陪伴机器人表情样本21个.方法 首先,基于PAD情感模型,对老龄智能陪伴机器人表情样本进行实验评估.实验自变量为老龄智能陪伴机器人的表情风格和被试年龄,实验因变量为表情设计的识别率、满意度和PAD量表得分.然后,通过数据统计分析,得出老龄智能陪伴机器人的表情风格、被试年龄与PAD量表得分之间的影响机制,进而得到影响老年人对智能陪伴机器人表情交互的接受度和情感反应规律.最后,通过实际设计案例验证研究方法的可行性.结论 通过PAD情感模型测量数据统计分析,得到老龄智能陪伴机器人的表情交互设计特征和规律,为老龄智能陪伴机器人表情交互设计领域提供相关理论支持.     

基于三维坐标的转台定位精度标定方法

随着应用领域的扩展,转台的形式变得多样化,针对传统的转台精度标定方法存在局限性的问题,提出一种基于三维坐标的转台定位精度标定方法,通过坐标测量设备测量定位点坐标值;利用最小二乘法得到空间圆方程;利用不确定度权值融合算法优化目标函数;通过坐标系变换消除轴向误差得到转台运动的角度值。分析了影响标定精度的因素,提出了优化方法。将该方法应用于一维和三维转台标定实验中,证明了该方法的可用性与便携性。