弧焊机器人TCF参数的标定

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1、第uv卷第u期机器人∂²¯quvo²quΡΟΒΟΤusst年v月¤µ¦«ousst文章编号}tssu2swwykusstlsu2sts

2、2swΞ弧焊机器人ΤΧΦ参数的标定朴永杰邱涛陈善本k哈尔滨工业大学国家焊接重点实验室txssstl摘要}本文介绍了一种利用机器人正运动学方程和空间坐标变换关系来求解机器人的末端执行器参数的方法q通过应用于本实验室的九自由度弧焊机器人的操作机kyƒl对此方法进行了验证o并给出了实验结果o而且分析了此标定方法的优点及不足之处q关键词}×≤ƒ~空间坐标变换中图分类号}×°uw文献标识码}ΧΑΛΙΒΡΑΤΙΟΝΟΦΤ

3、ΧΦΠΑΡΑΜΕΤΕΡΣΟΦΑΡΧΩΕΛΔΙΝΓΡΟΒΟΤ°≠²±ª2¬¨±×¤²≤∞≥«¤±2¥¨±kΗαρβινΙνστιτυτεοφΤεχηνολογψΑΩΠΤtxssstlΑβστραχτ}׫¬¶³¤³¨µ³µ¨¶¨±·¶¤°¨·«²§©²µ¦¤¯¬¥µ¤·¬±ª·«¨×²²¯Ùרµ°¬±¤¯≤²±·µ²¯ƒµ¤°¨k×≤ƒl°²∏±·¨§²±¤°¤±¬³∏¯¤·²µq׫¨µ²¥²·¬¦®¬±¨°¤·¬¦¨´∏¤·¬²±¶¤±§·«¨·µ¤±¶©²µ°¤·¬²±¶¥¨·º¨¨±·º²¦²²µ§¬±¤·¨©µ¤°¨¶º¨µ¨∏¶¨

4、§¬±·«¬¶°¨·«²§q׫¬¶°¨·«²§º¤¶¤³³¯¬¨§·²²∏µ¤µ¦º¨¯§¬±ªµ²¥²·¶¼¶·¨°kyƒlo¤±§·«¨§¤·¤²©·«¨¨¬³¨µ¬°¨±·¶º¨µ¨¤±¤¯¼½¨§qΚεψωορδσ}×≤ƒo¶³¤¦¨¦²²µ§¬±¤·¨·µ¤±¶©²µ°¤·¬²±1引言kΙντροδυχτιονl中q而且生产商还会提供一个标准的参考点来校正工具o这样用户会很方便地调整工具o但这又限制了以工业机器人为主的柔性加工生产单元已成为机器人的应用o也就是说若更换了工具o其×≤ƒ的将来制造业的主要发展方向o而离线编程技术又会参

5、数就很难通过这种方法来确定q在许多文献中指必将取代目前较为广泛应用的在线示教编程而成为出的标定方法o对工具的几何形状以及标定过程提工业机器人任务规划的主要编程技术q离线编程需出了许多限制q÷qq•¤±ª和∞§º¤µ§¨§提出的要在计算机中对实际的机器人及其工作环境中的其×≤ƒ标定方法中规定了工具是轴对称的回转体o以它设备和工具建立精确的模型o所以对实际机器人及保证工具安装时其轴线要同机器人末关节轴线重的几何机构参数和工具参数的标定是非常重要的q合或平行≈t o而且在其规定的步骤中o有些是示教方固定在机器人末端的诸如夹具!焊枪等工具或式无法精确

6、作到的o这样标定结果会有较大误差o而摄像机!探针等传感器o都要在其自身某一位置固定且其算法造成奇异的几率很大q≈u 中提出的三种自一个坐标系o从而控制其相对于机器人基坐标系或标定方法中o规定了×≤ƒ的原点只能在末关节坐标世界坐标系的位置和姿态o此坐标系即为末端执行系的某个坐标平面上o即位置参数只有两个o而且其器控制坐标系kײ²¯Ùרµ°¬±¤¯≤²±·µ²¯ƒµ¤°¨o算法对均为转动关节的机器人也是奇异的q此外在×≤ƒlq通常对×≤ƒk本文中所指的×≤ƒ仅指工具的各种文献中的方法o都只对×≤ƒ的位置参数进行标坐标系l的标定是指精确地确定出

7、×≤ƒ相对操作机定o而无法确定×≤ƒ的姿态o即都默认×≤ƒ与末关末关节坐标系之间的位置和姿态q目前大多数商品化的机器人o其末端工具本身节坐标系姿态相同o因而缺少灵活性q就是标准件o其×≤ƒ参数通常已经固定在控制器本文中提出的方法即可以不对工具有任何限Ξ收稿日期}ussspsvptztts机器人usst年v月制τχφτχφo而且还可以确定×≤ƒ相对末关节坐标系的姿对位置和姿态o可由式ΤΒΑtΑu,ΑνΤε~即态τχφετχφq此外在算法上避开了造成奇异的可能性qΤΒΤΒΤεkul来确定q如图t所示o如果工作空间的某一坐标系2ΤΧΦ的标定kΧαλ

8、ιβρατιονοφΤΧΦl¾ΩÀ相对操作机基坐标系¾ΒÀ的位姿变换关系已知o2q1标定原理}只要将ετχφΩΤΧΦ和¾ΩÀ重合即可得到式ΤΒΤεΤΒ~从机器人操作机的末端杆件坐标系¾εÀ相对其基坐而得到标系ε可由操作机的正运动学方程¾ΒÀ的变换关系ΤΒτχφεptΩΤεkΤΒlΤΒkvl获得q即此处要精确地作到×≤ƒ和¾ΩÀ重合是不可能εΤΒΑtΑu,Ανktl的o故可以认为¾ΩÀ就是×≤ƒo而通过示教使末端执其中ν为操作机的自由度数oΑι为相邻杆件k杆件ι行器上的×≤ƒ的原点准确定位到¾ΩÀ的原点位置opt和ι杆件l之间的变换关系q在标定

9、过程中把末再使末端执行器调整到某一合适的姿态即可qkvl式端执行器看作是固定在操作机末端杆件上的一个刚ε中的ΤΒ可以通过ktl式得到q体o而其上的坐标系k×≤ƒl与