基于连续动态时间规整算法的工业机器人轨迹准确度分析

作     者：李睿 王炳荣 崔晓玲 LI Rui;WANG Bing-rong;CUI Xiao-ling

作者机构：北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2021年第29卷第5期

页      面：1084-1094页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：北京市科技计划资助项目(No.Z161100001516003) 

主　　题：工业机器人 轨迹准确度 动态时间规整 轨迹映射 

摘      要：轨迹准确度是衡量工业机器人运动性能的关键指标,国内外对其检测与评价制定了相应的规范和标准。检测过程中受机器人运动偏差、测量系统的采样频率和测量误差的影响,理论轨迹与实际轨迹可能出现映射错误的问题。本文详细分析了国内外标准中对轨迹准确度的评价方法,提出了将动态时间规整(DTW)方法应用到工业机器人轨迹分析中,通过建立插值模型实现动态时间规整的连续化以提高算法的精度,并分析机器人运动速度和测量系统的采样频率对轨迹映射方法的影响。实验结果表明,与ISO标准方法相比,连续动态时间规整算法(CDTW)映射后的轨迹准确度提高73%,标准差减小86%,误差整体波动幅度明显变小。ISO标准方法和DTW算法能够很好地应用在直线轨迹准确度评价中,对于拐角轨迹ISO方法出现明显的映射错误,DTW算法解决了映射错误,但受机器人运动速度和测量系统采样频率的影响存在多点映射的问题,CDTW算法有效解决了此问题,提高了轨迹准确度。