机器人柔性扫描测量系统标定方法

为了实现复杂工件的在线快速测量,开发了一种基于工业机器人与结构光扫描仪的柔性测量系统,结构光传感器安装在机械臂末端。针对该系统整体测量精度不足问题,提出了一种基于距离约束的手眼关系参数和机器人运动学参数联合标定方法。首先,通过机器人单轴旋转与基于罗德里格矩阵的算法实现手眼关系初始标定;然后,建立了基于距离约束的误差模型,通过Levenberg-Marquardt算法辨识系统参数,保证了参数辨识的准确性和鲁棒性,最终实现了对手眼参数误差和机器人运动学参数误差的修正。基于KUKA机器人和结构光扫描仪进行了标定和测量试验。试验结果表明,在机器人的工作空间内,距离误差的最大值由0.889 3mm降低到0.424 9mm,平均值由0.778 4mm降低到0.385 2mm,验证了该标定方法的有效性。     

3自由度并联机器人运动学标定方法研究

在分析常用机器人标定方法的基础上,结合3-R2H2S并联机器人的结构特点,提出了一种基于自学习方法的3自由度并联机器人参数标定方法。该标定方法把所有引起定位误差的影响因素均归结为机器人结构参数的变化,通过试验得到机器人的输入输出值,并将其代入机器人逆运动学方程中,反求出含修正系数的结构参数。利用标定后的结构参数建立机器人精确的逆运动学方程。运用MATLAB建立机器人的运动学模型,搭建机器人参数标定试验平台,并进行参数标定试验,将理论计算结果与3自由度并联机器人的实际运行结果进行比较分析。试验结果表明,该自学习标定方法可以获得精确的机器人逆运动学模型,具有较高的计算精度和环境适应性     

机器人柔性视觉测量系统标定方法的改进

提出一种改进的柔性视觉测量系统标定方法。建立了包含手眼关系误差与机器人运动学参数误差的系统误差模型。在机器人末端安装结构光传感器构建了机器人柔性视觉测量系统,并在机器人工作空间中固定一个标准球作为标定参考物。标定时,机器人被控制在不同位姿下测量球心坐标。首先,应用机器人的理论模型初步标定手眼关系;然后,基于球心约束,通过迭代算法同时得到准确的手眼关系和实际的机器人运动学参数。基于ABB IRB2400工业机器人进行了系统标定实验,并利用激光跟踪仪进行精度验证。结果表明:标定前后机器人柔性视觉测量系统的距离测量标准差由0.566mm降低到0.173mm,充分验证了改进方法的有效性和实用性。该方法提高了手眼关系的精度;不需要采用任何昂贵的外部设备,适合工业现场使用。     

仿爬行类四足步行机器人运动学标定模型研究

针对步行机器人在实际运动中存在的运动误差问题,在介绍仿爬行类机器人Mini Quad-Ⅰ结构的基础上,建立了该类机器人的几何参数模型。讨论了该类四足步行机器人参数误差与结构尺寸及运动轨迹误差的关系,对该类机器人运动学的标定模型进行了详细研究。通过测量机器人在给定轨迹下运动时,机体位姿的变化及各关节运动角的实际运动角,对机器人的结构参数进行标定。开发了标定参数的自动计算系统,并以实例进行了说明。为建立机器人的相对精确控制模型奠定了基础。     

三维表面扫描机器人系统本体标定新方法

提高三维表面扫描机器人系统的机器人本体定位精度是其用于制造加工质量控制的关键,提出一种基于三坐标测量机和非线性优化方法的机器人本体标定方法。该方法首先设计并加工一个测量转接件,测量转接件由3个标准球组成,将其安装于机器人的末端,利用三坐标测量机获得转接件上精确的球心坐标,并且通过串口获得机器人的6个关节角度值。而后建立机器人运动学本体标定的目标函数,确定所要优化参数的初值后,通过Levenberg-Marquardt优化方法得到机器人的实际D-H参数。将获得的实际D-H参数应用于修正后的机器人运动学模型,由未参与计算的验证点数据表明标定后的机器人绝对定位精度提高了一倍。     

六轴工业机器人的误差补偿方法

提出一种基于误差模型的机器人运动学结构参数和角度参数补偿方法。利用D-H算法建立了机器人运动学方程,推导相对于末端坐标系的机器人运动学误差模型,提出将结构参数映射综合到关节角度参数的运动学参数补偿方法,为了解决补偿过程中各关节角度误差问题,设计了一套基于关节角度校正的机器人运动学参数补偿实验方法,实验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于病态参数分离的机器人运动学标定测量构型优化

针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对 定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与 DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE) 算法的机器人运动学标定测量构型分步优化方法。 首先,建立机器人位置误差模型。 其次,建立一种可观性综合指标,评价不 同机器人标定测量构型的总体可观测性和灵敏度。 最后,分离机器人运动学位置误差模型的病态参数,建立测量构型优化目标 函数和约束条件,提出一种基于 DETMAX 算法与改进差分进化算法结合的分步迭代优化算法(简称为 DETMAX-改进差分进化 算法,简写为 DETMAX-IDE 算法),开展机器人运动学标定测量构型分步迭代优化。 通过机器人运动学标定仿真与实验,验证 了所提方法的有效性。 实验结果表明,与随机测量构型相比,所提方法对应的机器人绝对定位精度的平均值和均方差分别降低 了 62. 09% 和 62. 45% 。     

单臂SCARA手的动力学建模与参数辨识

针对单臂SCARA手臂机械结构,获取单臂高速大气机械手的动态特性对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。首先将SCARA型机械手动力学分为上升、旋转和伸缩三个模块进行讨论。然后提出了其等效的运动学模型,并求出运动学的正反解,同时用拉格朗日法求出了动力学方程。最后利用参数辨识的方法求解出摩擦系数。利用了MATLAB机器人工具箱对机械手的运动学和动力学进行了仿真实验,通过比较整个动态转矩和电机扭矩证明了算法的有效性。经过实际测试,该动力学可靠有效。     

基于拉线式编码器的混联搬运机器人误差检测

根据码垛任务特点,采用基于混联结构的四自由度码垛机器人设计;优化连杆参数,简化混联结构机器人的运动学求解,采用D—H法,获取机械手末端在三维空间的位置坐标的理论值;采用4个拉线式绝对编码器,2个平行布置的连杆,以及数据采集处理器,基于编码器信息,根据运动几何关系求解,获取机械手末端在三维空间位置的实际值;通过对比理论值与实际值,得到机器人的终端位置误差检测。     

一种离散驱动蛇形柔性臂的工作空间及优化设计研究

以一种离散驱动蛇形柔性臂为研究对象 ,分析并提出了弯曲型离散驱动机器人工作空间的表达方法。考虑到离散驱动机器人工作空间的离散性 ,为了便于对其运动学参数进行调整 ,以使末端操作器达到新指定的工作位置 ,提出了参数调整“标定”的概念 ,并依据使运动学参数调整值尽量小的优化原则对运动学参数进行了优化设计 ,从而解决了运动学参数设计的冗余度问题。