机器人标定技术研究

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1、第uw卷第x期机器人∂²¯quwo²qxΡΟΒΟΤussu年

2、月≥¨³·qoussu文章编号}tssu2swwykussulsx2swwz2swΞ机器人标定技术研究刘振宇陈英林曲道奎徐方k沈阳新松机器人自动化股份有限公司o中国科学院沈阳自动化研究所沈阳ttsstyl摘要}机器人标定是离线编程技术实用化的关键技术之一o测量手段是制约其发展的一个重要因素q本文提出了一种简单实用的测量方法q同时建立了具有完备性!比例性!连续性的y2型机器人的真实运动学模型q并根据测量结果o成功地辨识出了机器人的几何结构参数o提高了机器人的绝对精度q关键词}标定~离线编程~参数辨

3、识中图分类号}×°uw文献标识码}ΡΕΣΕΑΡΧΗΟΝΡΟΒΟΤΧΑΛΙΒΡΑΤΙΟΝ«¨±2¼∏≤∞≠¬±ª2¯¬±±¤²2®∏¬÷ƒ¤±ªkΣηενψανγΣΙΑΣΥΝΡοβοτiΑυτοματιονΧοqΛτδqoΣηενψανγΙνστιτυτεοφΑυτοματιονoΧηινεσεΑχαδεμψοφΣχιενχεσoΣηενψανγttsstylΑβστραχτ}²¥²·¦¤¯¬¥µ¤·¬²±¬¶²±¨²©·«¨®¨¼·¨¦«±²¯²ª¬¨¶²©²©©2¯¬±¨³µ²ªµ¤°°¬±ªo¤±§°¨¤¶∏µ¬±ª°¨·«²§¬¶¤±¬°³²µ·¤±

4、·¨¯¨°¨±·º«¬¦«µ¨¶·µ¬¦·¬·¶§¨√¨¯²³°¨±·q¦¦²µ§¬±ª·²·«¬¶³²¬±·o·«¬¶³¤³¨µ¬±·µ²§∏¦¨¶¤¶¬°³¯¨¤±§∏¶¨©∏¯°¨·«²§q׫¨±¬·¤¯¶²¶¨·¶∏³¤¦²°³¯¨·¨o³µ²³²µ·¬²±¤¯o¤±§¦²±¶¨¦∏·¬√¨®¬±¨°¤·¬¦¤¯°²§¨¯q·¯¤¶·o¬·¬§¨±·¬©¬¨¶·«¨ª¨²°¨·µ¬¦¤¯³¤µ¤°¨·¨µ¶©²µ·«¨µ²¥²·¤±§¬°³µ²√¨¶·«¨¤¥¶²¯∏·¨¤¦¦∏µ¤¦¼©²µ¬·qΚεψωορδσ}¦¤¯¬¥µ¤·¬²±o²©©

5、2¯¬±¨³µ²ªµ¤°°¬±ªo³¤µ¤°¨·¨µ¬§¨±·¬©¬¦¤·¬²±1引言kΙντροδυχτιονl在标定的过程中o测量手段是一个极其重要的因素q国外从{s年代就开始了在这方面的研究工机器人标定是离线编程技术实用化的关键技术作≈t∗{ o形成了多种测量方法q用于机器人静态精度之一q通过标定可以将机器人的位姿误差大幅度降标定的测量系统包括双经纬仪位姿测量系统!三坐低o进而将机器人的绝对精度提高到重复精度的水标机及关节型多杆随动测量系统q用于机器人动态平q所谓标定就是应用先进的测量手段和基于模型精度标定的系统主要有激光跟踪系统!≤≤交互测的参数识

6、别方法辨识出机器人模型的准确参数o从量系统!超声波测量系统!位置测量系统和带有接近而提高机器人绝对精度的过程q标定的结果是一组传感器的测量系统q成本高!测试方法繁琐是这些测被识别的机器人参数o这些参数可以供机器人生产量系统存在的主要问题q厂家作为产品质量检验指标o也可以为机器人用户提高机器人的绝对精度q标定是建模!测量!参数识2标定原理kΧαλιβρατιονπρινχιπιυμl别和误差补偿几个步骤的集成过程o通常意义的标机器人是一种开环的运动学结构o可以通过角定过程包括如下几个步骤}度测量装置k通常是增量式码盘l得到关节转动的角#建立一个准确代表实际参

7、数的机器人运动学度值q如果机器人的末端执行器被驱动到一个位置o模型~通过码盘值和机器人运动学模型o可以得到当前机#用已知精度的测量装置测量出机器人的特定器人末端执行器的空间位姿q此时o机器人运动学模位姿~型的误差就造成了位姿的不准确q对于一个给定的#引入参数识别的算法~机器人o关节值ϑ与末端执行器位置Σ的关系可以#对原有的机器人运动学模型进行修正q用机器人运动学正解Φk#l和反解Ιk#l来表示}Ξ收稿日期}ussupsxptsww{机器人ussu年

8、月ΣΦkΧoΛlktl着误差o这个误差就是我们所要的∃Πξ!∃Πψ!∃ΠζqϑΙkΣoΛlkul当我们要求机

9、器人移动到指定位置Σδ时o机器人末端执行器会运动到实际的位置Σα}ΣαΦkΧδoΛνn∃ΛlkvlϑδΙkΣδoΛνlkwl其中oϑδ是应用机器人各几何参数的名义值Λν通过机器人反解得到的关节值o是几何参数的误差q∃Λ机器人末端执行器的误差为∃ΣΣαpΣδkxl当参数的误差足够小的时候o我们可以线性化这个图t标定工具示意图方程为ƒ¬ªqt≤¤¯¬¥µ¤·¬²±·²²¯∃ΣΤϑΛ∃Λkyl当然o由于在机器人末端增加了额外的装置o机5ΦϑΛ5Λkzl器人运动模型的正反解会稍有变化o但是由于装置其中oϑΛ为雅克比矩阵q如果测量到足够数量的∃Σ在几何结构上的特殊性

10、o使得这个改变不大o仅仅相k可以通过相应的空间坐标偏差∃Πξ!∃Π