基于距离测量的机器人误差标定及参数选定

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1、2014年5月第40卷第5期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2014V01．40NO．5基于距离测量的机器人误差标定及参数选定张铁戴孝亮杜亮(华南理工大学机械与汽车工程学院。广州510640)摘要：为消除机器人运动学标定中的模型奇异问题，研究距离平方差模型的可辨识参数．采用修正DH(Denavit—Hartenberg)模型描述机器人连杆结构，六参数描述末端关节到工具坐标系的变换，推导了连杆参数误差

2、到机器人末端距离平方差的线性模型，从冗余关系式和物理解释角度讨论冗余参数，确定可辨识参数，使用迭代的最小二乘法辨识参数完整且非奇异的模型．结合某6旋转关节机器人，以激光跟踪仪为测量仪器进行标定实验，在设计末端执行器时目标测量点偏离末端关节轴线以保证倒数第二关节参数的辨识．结果显示，距离平方差模型避免了测量坐标系到基坐标系的转换，检验点的距离误差均方根降低93．1％，完整性和非奇异性提高了参数辨识的有效性．关键词：工业机器人；标定；参数辨识；冗余；距离测量中图分类号：TP242．2文献标识码：A文章编

3、号：1001—5965(2014)05-0585-06RoboterrorcalibrationbasedondistancemeasurementwithparameterselectionZhangTieDaiXiaoliangDuLiang(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Toeliminatesingularit

4、yinrobots’kinematicscalibration，identifiableparametersindistancesquaredifferencemodelwereconfirmed．Robot’SlinkstructurewasexpressedbymodifiedDenavit—Hartenberg(DH)model，whilethetransformationbetweenlastjointandtoolflamebysixparameters．Thelinearmodelfro

5、mlinkparametererrorstodistance’Ssquaredifferenceofrobot’Send—effectorwasderived．Afterredundantparameterseliminatedviaredundantexpressionsandphysicalinterpretation，completeandnonsingularmodelwasidentifiedbyiterativeleastsquarealgorithm．Experimentwascond

6、uctedwitha6rotationalrobotandLeicalasertracker．Measuredtargetshouldbeawayfromthelastjoint’Saxisinordertoguaranteepenultimatejointparametersidentifiablewhenend．effectorwasdesigned．Theresultshowsthatthemodelavoidseoordinatetransformation．theerrordistance

7、’Sroot-mean—squareofinspectiondatareduced93．1％andcompletenessandnon-singularityimprovedidentificationeffectiveness．Keywords：industrialrobots；calibration；parameteridentification；redundancy；distancemeasurement由于加工制造和装配，机器人的实际运动学偏离控制器中的名义运动学，导致机器人末端定位精度不足

8、，通常需要建立运动学标定模型，识别实际运动学参数以提高定位精度．机器人运动学标定方法包括轴线测量法⋯和误差模型法⋯．轴线测量法是由关节轴线特征辨识实际运动学参数⋯；误差模型则是建立了关节参数误差同机器人末端误差的线性解析关系．对于误差模型法，模型应满足完整性、连续性和最小化⋯．模型中存在的冗余参数导致模型奇收稿日期：2013-06—27；网络出版时间：2013-10-2910：38；DOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2013．0372网络出版地址