工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法

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1、第44卷增刊2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01.44No.SApr.2012工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法龚星如1沈建新1田威1廖文和1万世明2刘勇2(1.南京航空航天大学机电学院,南京,210016;2.成都飞机工业(集团)有限责任公司,成都,610092)摘要:工业机器人重复定位精度高而绝对定位精度低。为了提高工业机器人的绝对定位精度,提出一种鲍对定住误差模型。基于该模型,利用激光跟踪仪和最小二乘法辩识

2、出所需参教,并对误差进行补偿修正。最后,将这种方法应用在KUKAKRIS0-2机器人上进行测量和补偿。实验结果显示:平均绝对定位精度由补偿前的1.32lmm变为补偿后的0.183mm,从而表明该方法的有效性。关键词:工韭机器人;鲍对定位精度;最小二来法;激光跟踪仪中圉分类号;TP242.2文献标识码:A文章编号:1005-2615(2012)S-0060-05AbsolutePositioningErrorModelofIndustrialRobotandCompensationAlgorithmGongXingrul,Sh

3、enJianxinl,TianWeil,LiaoWenhel,WanShimin92,LiuYon92(1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics。Nanjing,210016,China;2.ChengduAircrahIndustrial(Group)Co.Ltd.,Chengdu,610092,China)Abstract:Therepeatedpositioningaccuracyo

4、ftheindustrialrobotishigh,buttheabsolutepositioningaccuracyislow.Inordertoimprovetheabsolutepositioningaccuracyoftheindustrialrobot,anahso—Iutepositioningerrormodelisintroduced.Basedonthemodel。parametersareidentifiedwithl&settrackerandleastsquaresmethod,andtheerror

5、iscorrected.Atlast,anexampleispresented,andthemethodisappliedtoKUKAKRl50—2robot.Theresultshowsthattheaverageabsolutepositioningac—curacychangesfrom1.321mmto0.183mmaftercalibration.Soitindicatesthatthemethodiseffee—tive.Keywords:industrialrobot;absolutepositioningac

6、curacy;leastsquaresmethod;1asertracker随着当今飞机装配技术不断向数字化方向发展,工业机器人作为一种灵巧、高柔性和较低成本的自动化装备在飞机数字化装配领域得到广泛的应用。然而,现今工业机器人的重复定位精度较高而绝对定位精度较低[1],无法满足飞机数字化装配中自动钻铆绝对定位精度不低于0.5mm的要求,因此,通过标定提高工业机器人的绝对定位精度变得尤其重要。标定机器人的方法有很多,但一般典型地划分为两类:基于模型的参数标定和无参数标定。由于用于无参数标定的测量不仅难以实现而且极其耗费时间,所

7、以,大多数的研究都采用基于模型的参数标定。基于模型的参数标定是建模、测量、参数识别和误差补偿4个步骤的集成过程醢]。目前,国内基于模型的参数标定方法普遍是在建立DH运动学模型的基础上,识别出机器人的几何参数并进行误差补偿[3{]。经过标定,机器入绝对定位精度都得到了一定程度的提高。在标定过程中,需要使用一收稿日期:Z011—10—26}修订日期:2012.01.04通讯作者:沈建新,男,教授,博±生导师,1969年生,E—mail:cedate@nnaa.edu.Crl.增刊龚星如,等:工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算

8、法61定的测量系统获得机器人末端法兰盘中心点的实际位置,进而标定机器人的绝对定位精度。此时,便涉及到测量系统坐标系与机器人基坐标系之间的坐标转换,由于这个变换矩阵很难精确测定,最终导致整个测量系统的测量精度降低[¨].为了弥补上述缺陷,本文提出了一种提高机器人绝对定位精度的方法。在DH运动

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