基于距离误差模型的机器人绝对精度标定研究

摘要

通用视觉测量机器人是视觉检测技术在工程应用中一个非常有意义的研究领域。该系统主要由工业机器人和视觉传感器组成，它保留了视觉检测技术非接触、测量迅速的特点的同时，还增强了系统的柔性，并极大地拓展了工作空间。在运用机器人视觉检测系统进行检测时，为了保证系统的测量精度，就必须对测量系统的各个环节进行标定，其中最困难的一个环节就是对机器人本体的标定，也就是建立起机器人处于任意姿态时，其关节变量到末端法兰盘坐标系位姿之间的准确映射关系。国外对于机器人标定技术进行的广泛的研究，使机器人精度得到很大的提高，并且已经有相应的通用视觉测量机器人问世，国内开展这方面的研究比较滞后，目前国内市场关于通用视觉测量机器人领域基本被国外垄断，因此开展机器人标定技术的研究具有十分重要的意义。 本文将从机器人定位绝对定位精度入手开展机器人标定技术的研究，主要工作内容如下： 1.建立了正确的机器人运动学模型，运用微分运动学建立了机器人定位精度误差的关系与机器人连杆误差的关系式。 2.分析了距离误差模型，推导出机器人绝对定位精度误差与距离精度之间关系，并建立了误差修正方程并采集数据。 3.研究了误差处理方程的数值稳定性，运用整体最小二乘算法对机器人的距离误差进行了标定，通过分析实验结果得出结论。 4.总结实验结论和经验，提出了标定过程中需要改进的地方。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2机器人的发展现状和发展趋势

1.3通用视觉测量机器人在国内外的发展状况

1.3.1国外的研究与应用现状

1.3.2国内的研究与应用现状

1.4课题研究的背景和方向

1.5本章小结

第二章机器人运动学模型和微分运动学

2.1机器人运动学模型的D-H表示方法

2.1.1机器人D-H建模

2.1.2验证所建立的D-H模型

2.2修正的D-H模型

2.3机器人微分运动学模型

2.3.1微分平移和微分旋转

2.3.2机器人的微分运动

2.4机器人连杆参数误差与机器人定位精度的关系

2.5本章小结

第三章基于距离误差的标定方法和数据采集

3.1机器人距离误差模型

3.1.1距离误差的表达式

3.1.2距离误差与机器人定位精度误差之间的关系

3.1.3等距离标定模型

3.2数据采集前期准备

3.2.1机器人零位信息的标定

3.2.2产生机器人球面运动指令

3.2.3验证机器人球形运动指令

3.3数据采集

3.3.1检测系统

3.3.2构建测量系统采集数据

3.4本章小结

第四章算法分析与数据处理

4.1数值稳定性与条件数

4.2奇异值分解

4.3总体最小二乘

4.3.1参数的唯一可辨识性

4.3.2总体最小二乘的最小范数解

4.4数值处理

4.5本章小结

第五章总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢