机器人示教过程中六维力传感器安装误差计算

六维力传感器在使用过程中,由于负载的连接方式、连接强度等一些因素会出现一个厂商无法在他们的生产过程中进行补偿的传感器的安装误差.针对这个传感器的安装误差,提出了一种能够有效计算该误差的方法.首先根据机器人及传感器、末端工具的连接结构进行分析,推导出传感器安装误差的计算方法,然后利用机器人进行多次测试,分析得到的数据并绘...     

机器人基座六维力传感器重力补偿研究

机器人基座六维力传感器常受到安装精度和机器人重力影响而出现测量误差。为了解决这一问题,在利用 D-H 法建立机器人位姿模型的基础上,推导出基于最小二乘法的基座六维力传感器静态重力补偿算法。针对算法中需要采集大量机器人位姿数据的问题,采用正交实验法确定样本空间以减少位姿采集量。最后以六自由度协作机器人为例,利用 6 因素 5 水平的正交实验表获取机器人典型位姿,搭建数据采集平台,实现补偿算法所需数据的采集,求解该机器人的基座六维力传感器静态重力补偿矩阵。实验表明,该补偿算法能够有效得到基座六维力传感器测得的误差值。     

基于基座力传感器机器人连杆惯性参数的静态识别

文中探讨了基于机器人基座力传感器的输出信号,利用连杆的重力作用,识别机器人连杆的质量及质心三维坐标的静态识别方法。阐述了该方法的的求解思路与步骤,推导出了识别上述惯性参数的通用计算公式。虽然该方法仍属于解体识别法,但该方法计及了机器人的关节,识别出的惯性参数包含了机器人的关节特性,克服了传统解体识别法忽略机器人关节特性的缺陷,提高了惯性参数的识别精度。     

并联式六维加速度传感器的参数辨识

针对六维加速度传感器的输入、输出量较多,且其动力学方程的解耦参数难以辨识的问题,提出了“四步法”对并联式六维加速度传感器的25个解耦参数实施分组辨识.设计并加工了基于双曲柄滑块机构的标定平台,为参数辨识提供外部激励;在LabVIEW平台上开发了虚拟仪器,为参数辨识提供软件支持.在静态情况下对预处理后的采集数据求均值得到“零值漂移”,完成第一组参数辨识;将传感器安装在标定平台上做1～2 Hz的纯线性运动,使动力学模型简化成关于“刻度质量比”的线性代数方程,运用最小二乘法完成第二组参数的辨识;做1～2 Hz的纯角运动,将动力学模型简化成关于“陨性质量比”的线性代数方程,完成第三组参数的辨识;做4～5 Hz的纯线性运动,通过关于“刚度质量比”的一维搜索完成第四组参数的辨识.试验结果表明:运用辨识后的参数对六维加速度实施解耦,最大误差为7.479％,比参数辨识前的解耦误差降低了1个数量级.结果验证了基于“四步法”实现并联式六维加速度传感器的参数辨识是有效、可行的.     

基于6维力/力矩传感器的并联机器人惯性参数辨识方法

提出了基于6维力/力矩传感器的并联机器人惯性参数辨识新方法,这种方法不需要了解关节摩擦和驱动器动力学特性的精确模型,推导了一般并联机器人的惯性参数辨识模型,分析了并联机器人的基惯性参数,提出了并联机器人惯性参数辨识轨迹的选择原则,并给出了两种新型空间并联机器人的分析实例。     

正交并联六维力传感器数学模型及参数优化

针对六维力传感器实际应用中所完成的任务不同,提出一种基于工况函数模型的并联结构六维力传感器结构参数优化方法,该方法所得到的优化结果更有利于传感器的受力和测量性能。首先介绍正交并联六维力传感器结构,并进行静力平衡方程求解,然后提出了基于工况函数模型的并联结构六维力传感器参数优化方法,以测力分支量程最小为优化目标,得到满足要求的结构参数及对应的测力分支最小量程。最后对正交并联六维力传感器进行结构参数优化,来验证该优化方法的可行性。     

超静定并联式六维力传感器动力学

提出了一种新型的基于Stewart平台的超静定并联式六维力传感器结构,并对其进行了动力学理论分析和有限元仿真研究.描述了该传感器相对于经典Stewart平台六维力传感器所具有的结构特点;利用有限元法,采用位移协调和力平衡条件建立了传感器弹性动力学理论模型,依此模型进行数值分析,绘制了固有频率与各结构参数间变化关系曲线;并利用ANSYS软件建立了传感器有限元模型,进行了振动模态分析,得到其固有频率和振型.研究内容为深入开展六维力传感器的弹性动力学分析与综合及动态优化设计奠定了基础.     

新型灵巧手指六维力传感器参数设计方法研究

研究机器人力传感器性能与其结构参数关系，对机器人力传感器结构参数的合理选择有重要意义。提出了一种以等平台Stewart机构为原形的新型机器人灵巧手指六维力传感器，基于对其位移刚度椭球和扭转刚度椭球的分析，分别定义了其位移刚度和扭转刚度各向同性性能指标，并以性能图谱的形式给出了性能指标与结构参数关系，为基于各向同性性能的灵巧手指六维力传感器的结构优化设计提供了理论依据。     

航天机器人用六维力传感器信号处理系统研究

介绍航天机器人用六维腕力传感器信号处理系统的硬件、软件构成。由于航天机器人的特殊要求,设计的信号处理系统具有高精度、高可靠性通讯和数据处理速度快等特点,并首次在传感器实际应用中实现了动态补偿。     

新型过约束正交并联六维力传感器测量模型与静态标定试验

面向航空航天领域对重载大吨位多维测力传感器的急需,通过引入冗余测力分支,提出一种适用于重载测力场合的新型过约束正交并联六维力传感器结构,在提高传感器结构刚度和承载能力的同时有效抑制了关节摩擦对多维力传感器测量精度的影响。基于螺旋理论,推导得到了该并联传感器一阶静力影响系数矩阵,建立理想状态下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。考虑各测量分支的初始预紧力与刚度,基于传感器静力平衡方程与补充建立的位移协调方程,推导建立考虑初始预紧力与分支刚度因素下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。在此基础上,设计并研制该新型过约束正交并联六维力传感器样机,搭建传感器加载标定与信号采集及处理试验系统,对新型过约束正交并联六维力传感器进行了加载标定试验。根据试验结果计算了传感器测量误差矩阵,分析得到了传感器测量精度,从而为重载过约束并联六维力传感器的开发与应用提供了参考。     

利用牛顿-欧拉动力学识别机器人连杆惯性参数

基于机器人基座力传感器的输出信号探讨了利用牛顿—欧拉动力学递推方程识别机器人连杆惯性参数的方法。首先通过理论推导阐述了利用该方法识别机器人连杆惯性参数的求解思路与步骤,其次采用仿真计算验证了该识别方法的有效性。使用上述方法识别的机器人连杆惯性参数包含了机器人的关节特性,进行动力学建模时,无需再对机器人的关节特性建摸。     

上肢康复机器人动力学模型参数辨识

上肢康复机器人是一个非线性、多耦合的系统,对其建立精确的动力学方程较为困难,故无法直接应用于控制系统中。基于拉格朗日法建立康复机器人动力学方程,设计一条激励轨迹,并运用激励轨迹得到的关节力矩和关节角度等相关数据进行动力学参数辨识。使用递归最小二乘法辨识法得到较为精确的上肢康复机器人动力学方程,并通过设计相应的验证轨迹,证明了辨识得到的动力学方程的有效性。     

机器人负载惯性参数的快速辨识

机器人的惯性参数辨识是基于动力学模型控制器设计的基础,除了需要辨识机器人自身的惯性参数外,还需要快速准确地辨识负载的惯性参数。针对需要更换负载的工作场景,提出了一种快速辨识负载的激励轨迹,该轨迹不需要经过优化,即可在短时间内覆盖更多的机器人运动状态,从而获得更为全面的采样参数集,提高了辨识效率的同时增强了辨识模型的泛化能力。实验表明,辨识的结果与负载模型的CAD参数符合,机器人关节理论力矩能较好地拟合实际驱动力矩,验证了负载参数的正确性。     

一种新型水下机器人用六维腕力传感器

本文提出了一种新型水下作业机械手用六维腕力传感器。该传感器具有结构简单,易于加工、密封和水压力补偿的特点。文中介绍了该传感器的机械结构、弹性体的力学模型和力－变形转换矩阵。文章最后对设计的腕力传感器进行了标定,获得了传感器的转换矩阵,并对结果进行了分析。     

腕力传感器三维自适应动态补偿方法

在已有的工作基础上，采用机理分析法和实验建模法，确定传感器极点随负载变化的规律，提出三维自适应动态补偿方法，解决动态补偿器自动跟踪传感器模型变化以及多维动态补偿问题。     

机器人末端臂惯性参数辨识的人工神经网络方法

分析了机器人操作臂末端连杆惯性参数辨识的原理及数学模型,提出了一种与传统神经网络问题不同的惯性参数辨识方法,使神经网络的结构与权值具有明确的物理意义,解决了获取样本难的问题。探讨了人工神经网络在系统参数辨识应用中的一般规律及优越性。惯性参数辨识方法简单、直观、运算量小,可应用基于传感器信号的机器人末端惯性参数的在线辨识。在PUMA562机器人上,用实验验证了惯性参数辨识方法的可行性与有效性。     

基于小波变换的机器人腕力传感器滤波算法

在对机器人腕力传感器信号特点分析基础上，提出了应用小波变换对腕力传感器信号进行滤波的方法，讨论了小波滤波算法，研究了机器人腕力传感器信号滤波方案，并针对抛光机器人作业实验数据进行滤波。仿真实验表明方法有效。     

一种水下机器人用多轴力传感器的结构设计

水下机器人用多轴力传感器的设计必须首先解决水压力平衡的问题。通过对几种典型的机器人用多轴力传感器结构在水压作用下的应力、应变进行分析，得到这几种结构的特点和适用条件：实心的柱体可以承受深水压力，但由于海水的腐蚀作用，开放式柱体不适合作为弹性体；充油或充气的刚性封闭的薄壁结构不能承受深水压力；带补偿膜的薄壁圆筒结构只能承受浅水压力的作用；用软外囊封包的结构可以承
受深水压力，实现足够大的体积变化而不致被破坏，但存在容易破损以及形状、质心不定的缺陷。提出一种水下机器人用多轴力传感器自适应结构的设计构思，这种结构兼有开放式和封闭式结构的优点。按照这种设计构思已试制出原型样机