运动学标定

摘要： 提出了一种基于机器人几何参数误差与基坐标系位姿误差的六轴串联型机器人误差标定方法。首先基于MD-H方法建立了IRB6700机器人几何参数误差模型,得到机器人连杆几何参数误差到机器人末端位姿误差的映射关系;然后进一步考虑了基坐标系的位姿误差,并建立了考虑基坐标系误差的机器人误差模型;此外,针对传统标定方法操作繁琐、偶然误差大等问题,提出了一种改进的参数辨识方法,进一步提高了标定过程的可操作性与标定精度。最后,开展了本体标定实验与基坐标系误差扰动实验,结果表明所提方法将机器人位置误差的平均值由3.1928 mm减小至0.1756 mm,位置误差的标准差由0.5494 mm下降到0.0830 mm。基坐标系位姿误差扰动前后参数辨识的结果一致性高于99%,标定精度及稳定性得到显著提高。

摘要： 针对机器人绝对定位精度相对较低,无法满足高端制造领域的精度要求等问题,提出了一种基于共形几何代数(CGA)的串联机器人误差建模方法。首先,在CGA的框架下,通过计算相邻关节点的CGA运动算子及其共轭形式,得到了机器人末端坐标系的坐标轴投影及原点坐标表示,建立了串联机器人运动学模型;然后,通过微分运算建立了误差模型,并运用Levenberg-Marquardt算法辨识出了其几何参数误差;最后,根据辨识出的误差参数计算了末端误差,并将其补偿到串联机器人的末端位姿中完成了运动学标定实验,并通过该方法对JAKA Zu3六自由度串联机器人进行了误差建模与运动学标定实验。理论分析及研究结果表明:经运动学标定实验后,JAKA Zu3串联机器人的平均位置误差由2.9331 mm下降到0.6152 mm,平均姿态误差由0.0297 rad下降到0.0057 rad,标定效果明显,该结果验证了该方法的正确性,证明其可以作为一种误差建模和运动学标定的有效途径。

摘要： 为提高绳驱动连续体机器人的定位精度,提出了一种针对此类机器人的误差标定与补偿方法。该方法利用指数积(POE)公式建立连续体机器人关节模块的运动学模型,并利用运动学模型推导出误差传递模型。针对误差模型采用最小二乘方法进行误差的辨识,将辨识后的误差补偿至机器人的运动学模型,从而提高机器人关节模块的模型精度。制作了基于柔性支撑的绳驱动连续体机器人样机,并对标定算法进行了仿真和实验验证,实验结果显示机器人末端位置精度提高了32.23%,姿态精度提高了81.64%,证明了标定算法的有效性。

摘要： 对提出的一种半对称三平移Delta-CU并联机器人机构进行误差建模和实验分析.在规划执行末端运动轨迹的基础上,采用外部直接标定和修正系统输入的方法对机构的运动学误差进行补偿.在外部直接标定的过程中,为降低系数矩阵中的随机测量误差对执行末端坐标精度的影响,利用整体最小二乘法求解坐标变换参数;以误差数据为样本,通过模糊神经网络模型进行训练,并将训练好的模糊神经网络模型用于Delta-CU并联机器人机构的误差值预测.实验表明,模糊神经网络模型能够对Delta-CU并联机器人机构误差进行精准的预测,有利于提高Delta-CU并联机器人机构的补偿精度,可为Delta-CU并联机器人机构误差补偿提供参照.补偿后其绝对位置精度由1.187 mm提高到0.4 mm,重复位置精度由0.037 mm提高到0.018 mm.

摘要： 几何参数误差是影响工业机器人定位精度的主要误差源,约占总误差的80％以上.基于圆点分析法(circle points analysis,CPA)所标定的几何参数与机器人的实际结构相关,并且能够将几何参数误差与其他误差源解耦.研究表明CPA方法的测量策略对其标定精度具有较大影响.针对基于CPA方法的串联工业机器人运动学标定技术的测量策略展开试验研究,分别对各轴测量角度范围、各轴测量步长、初始位姿构型、靶球安装位置等因素进行了分析,并得出一个优化的测量策略.实验结果表明该测量策略能够有效地提升CPA方法的标定精度,误差减少了43.99％,明显优于其他测量方案.通过与误差模型方法对比,经CPA方法标定的机器人具有更好的全局定位精度.

摘要： 鉴于目前国产工业机器人绝对定位精度较低,为了满足高精度应用,设计了一种误差补偿的运动学算法.以MDH模型为基础,建立几何参数误差与机器人末端位姿误差之间的误差模型.设计了通过雅克比矩阵将笛卡尔空间的位姿误差转换到关节空间的关节各轴的角度偏差,并与名义逆运动学获得逆解相结合的误差补偿运动学算法,可以获得满足误差阈值的作业精度.以自主研发ER3A机器人为误差补偿算法试验对象,经误差补偿后ER3A机器人的绝对定位精度获得明显提高,测量点的位置误差均值从0.5754mm降低到0.2779mm.

摘要： 针对六自由度协作机器人在实际应用中,由于加工、装配、传动和磨损等多方面因素,导致绝对定位精度低的问题,提出一种基于机器人工具末端的运动学误差模型建立方法.在无外部传感设备的条件下根据所设计的标定板,基于最小二乘法和采集的多组机器人实际位姿误差辨识误差模型,对机器人运动学参数与其理论值间的偏差进行补偿.修改底层控制器中参数,修正由于机器人内部机构偏差引起的绝对定位精度误差,提高机器人运行位置精度.

摘要： 针对反射镜质量大、尺寸大且装配精度要求高的需求,文章研究了一种机械臂装配系统手眼标定优化方法.有别于传统手眼标定方法仅求解相机与末端执行器相对位姿矩阵的关系,文章将相机成像模型、机械臂运动学模型与eye-to-hand形式的手眼模型进行整体建模,建立了基于装配系统的空间转换模型,采用递推最小二乘参数识别算法对机械臂进行运动学参数标定,研究了机械臂运动学误差分布,完成了手眼标定,提高了机械臂系统的装配精度,绝对定位精度由1.81mm提高至0.29mm,提高了83.98％,实验验证了该方法的有效性.

摘要： 为了解决机器人在生产应用中的精度问题,提出一种基于视觉测量方法的运动学标定,提高机器人末端位置精度.根据该Tripod机器人的结构特点及几何参数,建立运动学模型;分析机构多项几何误差源,采用解析法得到动平台末端位置与机器人几何误差源间的误差映射模型,进一步简化得到零点误差映射模型;提出一种采用视觉作为误差测量的测量方法,并采用最小二乘法构造辨识模型对零点误差进行辨识;对标定实验进行测点规划,通过拟定的实验步骤对机器人进行标定实验;用修正输入的补偿模型对误差进行补偿,并通过激光跟踪仪验证标定前后的位置精度.经验证末端位置精度显著提高,表明了该视觉测量方法的可行性和有效性,以及该测量方法的简单便捷.

摘要： 在工业机器人的标定过程中,测量粗差数据会对标定结果精度产生影响,为此,提出了一种基于改进IGG3权函数距离误差模型的工业机器人标定方法,将改进的IGG3权函数最小二乘辨识算法用于工业机器人距离误差标定中,以进一步提高工业机器人的标定精度.以SR4C型工业机器人为研究对象,建立了机器人距离误差数学模型,进行了IGG3权函数最小二乘辨识算法的理论研究.构建了机器人标定实验系统,进行了基于改进IGG3权函数距离误差模型的工业机器人标定实验,实验结果表明,所提方法可有效减小粗差数据对标定精度的影响.该方法可用于工业机器人标定和校准领域,以提高工业机器人定位精度.

摘要： 以SR165型六自由度工业机器人为研究对象,建立了D-H模型和MD-H模型相结合的机器人运动学模型,在运动学方程的基础上运用全微分推导机器人误差方程.运用最小二乘法和Levenberg-Marquardt法分别进行运动学标定仿真,得到Levenberg-Marquardt法的辨识效果更好.利用激光跟踪仪设计了运动学标定实验,标定后机器人末端最大误差和平均误差分别减小86.79％和92.67％.

摘要： 在分析和总结有关并联机床运动学标定方面资料的基础上,详细地阐述了并联机床的加工误差源和运动学标定的进展情况.对并联机床的运动学标定研究提出了几点建议,并指出运动学标定是提高并联机床静态精度的有效方法.

摘要： 在论述现有各种运动学标定方法基础上,以6自由度并联构型装备为例,提出一种基于末端误差最小子集检测信息的运动学标定新方法.该方法在原理上充分利用末端在笛卡儿空间沿单轴运动为关节空间所有伺服运动非线性映射的性质,仅需检测末端在历经所有可控自由度时沿单轴的相对位置误差、及其在初始标定位形下的姿态误差便可辨识出系统的全部几何参数,进而为实施误差补偿奠定了理论基础.与现有各类方法相比,该方法经济、高效、且适用于工作空间较大的场合,并具有很强的通用性.

摘要： 针对工程应用中少自由度并联机构的精度问题,提出了一种基于单目视觉测量的运动学标定的新方法.以Delta机器人为研究对象,通过误差分析与系统约束,建立了符合实际需求的误差模型;并利用带有绝对编码的标靶,实现了相机对空间位移的高精度分级测距,利用标靶特征,进一步提升测距精度至亚像素级别;在此基础上,通过数值优化方法,实现参数寻优.实验证明,该方法精度高,实用性强.

摘要： 为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定.根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误差模型.采用区间分析的方法对得到的测量数据进行处理,对该模型进行有效的验证.得到了结构参数是影响位姿误差的主要因素,并采用修改输入参数的方法对误差进行了补偿,取得了很好的效果,对运动系统精度提高做了有益探索.

摘要： 为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定.根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误差模型.采用区间分析的方法对得到的测量数据进行处理,对该模型进行有效的验证.得到了结构参数是影响位姿误差的主要因素,并采用修改输入参数的方法对误差进行了补偿,取得了很好的效果,对运动系统精度提高做了有益探索.

摘要： 为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定.根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误差模型.采用区间分析的方法对得到的测量数据进行处理,对该模型进行有效的验证.得到了结构参数是影响位姿误差的主要因素,并采用修改输入参数的方法对误差进行了补偿,取得了很好的效果,对运动系统精度提高做了有益探索.

摘要： 为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定.根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误差模型.采用区间分析的方法对得到的测量数据进行处理,对该模型进行有效的验证.得到了结构参数是影响位姿误差的主要因素,并采用修改输入参数的方法对误差进行了补偿,取得了很好的效果,对运动系统精度提高做了有益探索.

摘要： 针对空间对接半物理仿真系统中Stewart平台的运动精度问题,提出一种基于三坐标测量仪的低成本标定方法.利用通用的三坐标测量仪获取运动平台的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,辨识出运动平台的几何参数并进行误差补偿.此方法的特点是能够保证所有几何参数的可辨识性,不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器,具有较强的通用性和可操作性.本文阐述了该标定方法的标定过程,对残差方程的构造方式进行了讨论,仿真表明标定后平台的运动精度能够达到测量噪声的量级.最后将此方法用于某实际运动平台的标定,经过误差补偿后其精度提高了5倍以上.

摘要： 针对空间对接半物理仿真系统中Stewart平台的运动精度问题,提出一种基于三坐标测量仪的低成本标定方法.利用通用的三坐标测量仪获取运动平台的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,辨识出运动平台的几何参数并进行误差补偿.此方法的特点是能够保证所有几何参数的可辨识性,不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器,具有较强的通用性和可操作性.本文阐述了该标定方法的标定过程,对残差方程的构造方式进行了讨论,仿真表明标定后平台的运动精度能够达到测量噪声的量级.最后将此方法用于某实际运动平台的标定,经过误差补偿后其精度提高了5倍以上.

摘要： 本申请公开了一种基于滑轮运动学的索并联机器人运动学标定方法，方法包括：考虑滑轮运动学条件下的索并联机器人逆运动学建模；考虑滑轮运动学条件下的误差模型建模；利用绳索长度残差函数建立未知参数辨识方程式；求解考虑滑轮运动学条件下的辨识矩阵；根据辨识矩阵条件数指标结合交换点法进行标定测量位姿优选；控制机器人终端依次运动到各测量位姿进行测量；根据测得的数据代入辨识方程进行辨识参数的求解；利用求解获得的参数值更新机器人运动学模型。由此，该方法可以将索并联机器人出索位置的滑轮机构考虑在内，可获得更为完整精确的索并联机器人运动学模型及几何参数，提高标定后的索并联机器人终端位置控制精度。

摘要： 本申请公开了一种基于局部线性回归的机器人运动学标定方法及标定方法，首先确定机器人的几何误差模型；进一步根据测量噪声方差矩阵对几何误差模型加权处理；最后基于局部线性回归方法估计在任意位姿处的几何误差并预测相应的定位误差，实现运动学标定的效果，降低了传统方法在大工作空间内的标定残差。

摘要： 本发明公开了基于非完整位姿信息的机器人运动学标定装置及标定方法，装置包括自左向右依次固定连接的磁性基座、基座固定板、位移平台和法兰盘，以及吸附在磁性基座中的靶球和用于测量靶球空间坐标的激光跟踪仪，法兰盘用于与工业机器人的末端法兰盘固定连接，位移平台的位移方向与工业机器人的工具坐标系X轴平行，当位移平台处于零位状态时，靶球球心在工业机器人的末端法兰盘中心轴线上。本发明可测量出机器人末端空间位置数据和一维姿态数据，将位置将位置误差模型融合一维姿态模型建立的非完整位姿误差模型辨识的参数与全位姿误差模型基本一致，能够同样达到提高机器人标定精度的效果，同时，结构简单，成本低，性价比高。

摘要： 本发明公开了一种基于灵敏度迭代步长规划的运动学标定方法，包括运动学约束方程建立步骤、全局灵敏度分析步骤、迭代步长规划步骤和误差补偿步骤。还公开了一种基于灵敏度迭代步长规划的运动学标定系统，包括运动学约束方程建立模块、全局灵敏度分析模块、迭代步长规划模块和误差补偿模块。所述基于灵敏度迭代步长规划的运动学标定方法及标定系统，利用全局灵敏度指标进行迭代步长规划，简化辨识后的运动学方程，解决了并联机构在辨识后出现复杂解析解或无解的难题降低了精度损失。

摘要： 本申请公开了一种基于滑轮运动学的索并联机器人运动学标定方法，方法包括：考虑滑轮运动学条件下的索并联机器人逆运动学建模；考虑滑轮运动学条件下的误差模型建模；利用绳索长度残差函数建立未知参数辨识方程式；求解考虑滑轮运动学条件下的辨识矩阵；根据辨识矩阵条件数指标结合交换点法进行标定测量位姿优选；控制机器人终端依次运动到各测量位姿进行测量；根据测得的数据代入辨识方程进行辨识参数的求解；利用求解获得的参数值更新机器人运动学模型。由此，该方法可以将索并联机器人出索位置的滑轮机构考虑在内，可获得更为完整精确的索并联机器人运动学模型及几何参数，提高标定后的索并联机器人终端位置控制精度。

摘要： 本申请涉及一种具有多自由度的机器人的运动学标定方法，机器人包括基座、末端执行器以及通过关节连接的臂，方法包括：通过限制基座和末端执行器来锁定多个自由度中的一部分以实施自由度限制；使机器人运动以执行第一动作，并获取相应的与关节角度关联的第一组数据以及末端执行器的第一实际运动；根据第一组数据和初始运动学参数计算末端执行器的第一理论运动；以及基于第一理论运动和第一实际运动更新机器人的初始运动学参数以获取第一更新运动学参数。

摘要： 本发明公开了基于非完整位姿信息的机器人运动学标定装置及标定方法，装置包括自左向右依次固定连接的磁性基座、基座固定板、位移平台和法兰盘，以及吸附在磁性基座中的靶球和用于测量靶球空间坐标的激光跟踪仪，法兰盘用于与工业机器人的末端法兰盘固定连接，位移平台的位移方向与工业机器人的工具坐标系X轴平行，当位移平台处于零位状态时，靶球球心在工业机器人的末端法兰盘中心轴线上。本发明可测量出机器人末端空间位置数据和一维姿态数据，将位置将位置误差模型融合一维姿态模型建立的非完整位姿误差模型辨识的参数与全位姿误差模型基本一致，能够同样达到提高机器人标定精度的效果，同时，结构简单，成本低，性价比高。

摘要： 本申请公开了一种基于局部线性回归的机器人运动学标定方法及标定方法，首先确定机器人的几何误差模型；进一步根据测量噪声方差矩阵对几何误差模型加权处理；最后基于局部线性回归方法估计在任意位姿处的几何误差并预测相应的定位误差，实现运动学标定的效果，降低了传统方法在大工作空间内的标定残差。

摘要： 本发明公开了一种基于灵敏度迭代步长规划的运动学标定方法，包括运动学约束方程建立步骤、全局灵敏度分析步骤、迭代步长规划步骤和误差补偿步骤。还公开了一种基于灵敏度迭代步长规划的运动学标定系统，包括运动学约束方程建立模块、全局灵敏度分析模块、迭代步长规划模块和误差补偿模块。所述基于灵敏度迭代步长规划的运动学标定方法及标定系统，利用全局灵敏度指标进行迭代步长规划，简化辨识后的运动学方程，解决了并联机构在辨识后出现复杂解析解或无解的难题降低了精度损失。

摘要： 本发明涉及一种工业机器人运动学标定系统，包括安装于机器人末端的测量装置和设置于机器人工作空间的标定装置和数据处理装置，该装置不仅成本降低，而且携带使用方便，可应用于工业现场的机器人在线快速标定。本发明在该测量装置上建立测量坐标系，对机器人进行标定，该方法可以同时实现机器人本体几何参数误差、机器人坐标系与测量坐标系及标定坐标系转换关系的标定。