工业机器人运动学参数标定方法仿真

为解决工业机器人标定中存在的成本昂贵、专业性强等问题,提出了一种基于几何约束的工业机器人运动学参数闭环标定法.首先采用D-H模型与MDH模型相结合的方法建立运动学模型,解决D-H模型的奇异性问题.其次,用Matlab对该方法进行仿真,机器人末端执行器上模拟安装一个激光器,将激光瞄准观测平面上一正方形的四个顶点,得到较精确的关节角.最后,根据正方形的几何性质建立标定方程,利用最小二乘法求解参数误差.此方法操作简单,成本低,易于测量,可避免机器人基座标系的校准工作.根据仿真结果,工业机器人绝对定位精度提高了77.87%,从而验证了该方法的有效性.     

谐波驱动柔性关节机械臂接触力的动态特性

谐波驱动柔性关节机器人在约束空间的接触力的动态特性与接触环境刚度密切相关,环境刚度不同导致其动态特性不同,这与机器人自身动力学特性、传感器动态特性以及环境刚度等动态特性有关.通过对单自由度谐波传动系统接触力建模、理论分析,可知谐波传动接触力的动态特性与环境刚度密切相关,当环境刚度较大时,输出力基本取决于谐波齿轮柔性关节变形的负载力.基于建立的谐波驱动系统实验平台,利用动态信号分析仪进行了接触力的模型实验辨识研究,得到从电机驱动器到力传感器输出的动态特性模型,为接触力控制器设计提供参考.从实验辨识结果验证了理论分析的正确性,并在单纯速度反馈作为主动阻尼情况下,辨识得到接触力的闭环频率响应特性,根据闭环频响可知速度反馈阻尼可以增加系统力控制的稳定性.     

机器人-三维扫描系统联合扫描及其工业应用

一种由便携式三维激光扫描仪和六自由度工业机器人组成的机器人-三维扫描系统可以多角度多方位的获取物体表面的三维信息.针对激光扫描系统和机器人的两种不同组合方式,提出了一种新的确定机器人和激光扫描系统位姿关系的标定方法.该方法使用半径已知的球体作为参照工具,利用扫描系统投射出的线激光与球体的相交线拟合圆来恢复球心以及扫描整个球面拟合球心分别标定了扫描仪与机器人的旋转和平移关系,从而使机器人能够与扫描仪一起完成扫描任务.同时,将该机器人-三维扫描系统应用于工业加工中,可以实现在线测量、加工一体化.使用此系统成功地进行了吉他扫描,并利用得到的扫描数据对吉他进行了精确的边缘加工.实验结果证明,该机器人-三维扫描系统具有测量精度高及稳定性好的特点.     

多传感信息融合机器人标定方法

该文提出一种基于多传感信息融合技术进行机器人运动学标定的方法。首先通过对机器人的指数积(POE)正向运动学模型取微分的方式建立末端执行器的误差模型,利用ROMER-RA7520绝对关节臂测量机和安装在末端工具上的多个传感器分别采集末端执行器的位置和姿态信息;随后根据坐标统一原理将测量机的位置测量数据和多传感器的姿态量测数据转换到机器人基础坐标系下,实现位姿数据的空间配准;接着运用自适应加权融合算法融合处理经过空间配准后的位姿数据,得到末端执行器位姿测量值;最后应用迭代最小二乘法求解出参数偏差。KR5arc机器人标定仿真实验表明:该方法可大幅度提升机器人在任意位姿下的定位、定姿精度。     

基于PSO优化神经网络和空间网格的机器人位姿标定方法

该文提出一种将机器人的位置和姿态拆分开,分别进行标定的机器人位姿标定方法。采用空间精度控制网格标定机器人定位误差,粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化神经网络标定机器人定姿误差。该方法以指数积公式(product of exponentials,POE)为基础建立机器人正向运动学模型,用映射法建立空间网格,用三坐标测量臂测量机器人位姿,用空间网格精度标定定位误差,用PSO优化的神经网络标定定姿误差。其优点在于既标定机器人工具中心点(TCP)的定位误差,又标定机器人工具坐标系的姿态误差,使得机器人定位、定姿误差都得到补偿。实验结果表明机器人的定位、定姿均方根误差减小接近一个数量级。     

模块化六自由度机器人运动学标定与实验研究

针对自主研发的模块化六自由度轻载搬运机器人,使用激光跟踪仪并采用直接标定法进行了运动学标定与实验研究。采用D-H法构建了机器人连杆坐标系和机器人运动学模型,并运用微分变换的方法建立误差模型。通过激光跟踪仪测量机器人末端位置,将其与运动学模型求解得到的机器人末端位置进行比较,验证了误差模型的正确性。然后将误差模型计算得到的机器人连杆参数误差在机器人控制系统软件中进行修正。最后利用激光跟踪仪测量机器人的关节转角间隙误差,将误差值转换成脉冲数并在软件中进行补偿。机器人运动学标定实验表明,使用激光跟踪仪进行连杆参数误差补偿和关节转角间隙误差补偿可以明显的减小绝对定位误差,绝对定位误差降低了69.6%,定位精度有了明显的提高。     

关节臂式坐标测量系统关键技术研究

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统.介绍了该系统硬件系统和软件系统的基本构成、主要特点及实现方法.基于DH参数法建立了误差参数模型,提出了一种将并行机制的模拟退火算法和两次最优保存策略的遗传算法相结合的参数标定方法,同时利用改进的多点交叉算子和自适应变异算子加快了标定过程.本标定算法在Faro Platinum 2.4 m关节臂式坐标测量机上进行了实验验证,证明了标定算法精确性.     

基于锥孔靶标的机器人末端位姿间接测量方法

机器人的位姿误差是衡量机器人性能的重要指标,因此位姿测量是机器人校准过程中的重要环节。为简化机器人末端位姿测量过程,提出一种间接测量方法。首先设计靶标并建立靶标坐标系、将靶标安装在法兰盘上、标定出两者之间的转换关系;然后利用绝对关节臂测量机测量靶标上的锥孔,采用最小二乘法并结合靶标坐标系与法兰盘坐标系之间的转换矩阵计算出机器人末端位姿,并分析测量误差对位姿误差的影响;最后对KR5arc工业机器人末端位姿进行测量。实验表明:该间接测量方法相较于直接测量方法的优点在于不仅可以保证测量结果的准确度,而且可提高测量结果的紧密度、大大简化测量过程。     

基于线结构光传感器的工业机器人运动学参数标定

针对工业机器人绝对定位精度较低问题,提出一种基于线结构光传感器的工业机器人运动学参数标定方法.首先,将线结构光传感器固定安装在机器人末端,建立传感器测量模型,然后建立机器人运动学模型,通过手眼关系将传感器模型与机器人模型连接组成完整的标定系统模型.其次,使线结构光传感器在不同位姿下对某一固定点进行测量,得到该点在机器人...     

运动状态下柔性关节机器人关节面参数辨识研究

针对柔性关节机器人系统,提出了一种机构系统运动状态下关节面参数辨识的新方法。首先,将机器人柔性关节等效为弹性扭转轴,将应用于结构中的行波分析方法与机器人关节旋转变换矩阵相结合,建立机构系统的波导方程;其次,根据系统各结点力平衡与位移边界条件,建立运动状态下系统环境预测模型,并根据预测出的系统激励以及实验测得的关节扭转角等因素,建立系统振动方程;再次,利用最小二乘法对上述模型进行求解,推导出关节动态刚度和阻尼;最后,以两种不同的运动轨迹驱动3自由度机械臂,对其进行辨识实验研究。实验结果表明,该辨识方法是有效的,为后续系统的动态控制提供了重要参考。