检索结果-内蒙古大学图书馆

机械设计与研究 2025年第1期41卷 1-6+12页

作者：刘瑞睿吴海宇于洋梁振鹍王皓陈根良上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室江南造船(集团)有限责任公司上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

过约束并联机构凭借其高稳定性和强负载特性被广泛应用在精密加工、智能制造等众多重要场景中，由于制造精度和结构变形的存在，过约束并联机构运动精度不高。本文针对一种用于大型部件运动调姿的过约束并联机构存在末端定位精度较差的... 详细信息

过约束并联机构凭借其高稳定性和强负载特性被广泛应用在精密加工、智能制造等众多重要场景中，由于制造精度和结构变形的存在，过约束并联机构运动精度不高。本文针对一种用于大型部件运动调姿的过约束并联机构存在末端定位精度较差的问题开展参数误差建模和标定研究，其构型为2-P(Pa)。基于POE方法建立机构考虑几何偏差与结构变形的运动学模型。在此基础上推导支链到整机的误差传递模型，继而构建了机构的参数辨识与标定流程。在样机中对本文的标定方法进行实验验证，实验结果表明该标定方法显著提高了机构的末端定位精度，其平均位置残差和姿态残差分别为0.45 mm与0.001 9 rad,较标定前提升88.2%与81%,验证了方法的有效性。

关键词：过约束并联机构运动学参数标定误差建模

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一种基于激光位移测量的机械臂参数标定方法

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北京航空航天大学学报 2022年第11期48卷 2281-2288页

作者：邵鑫季力邹怀武解杨敏上海大学机电工程与自动化学院上海200444 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

针对传统机器人参数标定方法,通常依赖昂贵设备,技术实现成本高的问题,提出一种新型低成本的基于激光位移测量的机器人标定系统,利用安装于机械臂末端的激光位移计进行与外部参照物立方体的相对位置测量,并设计实现了六自由度机械臂的... 详细信息

针对传统机器人参数标定方法,通常依赖昂贵设备,技术实现成本高的问题,提出一种新型低成本的基于激光位移测量的机器人标定系统,利用安装于机械臂末端的激光位移计进行与外部参照物立方体的相对位置测量,并设计实现了六自由度机械臂的运动学参数标定方法。基于单维度位移测量值,采用平面度约束与平面角度约束共同构建误差函数,并利用非线性优化方法求得最终的标定结果。在实验系统上进行标定方法的验证,并与利用激光追踪仪标定的实验结果进行对比。实验数据表明:所提方法在操作简便、成本低廉的同时,能够获得与使用昂贵的外部测量仪器近似的标定效果。

关键词：机械臂运动学参数标定激光位移测量组合约束非线性优化

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基于视觉的六自由度机械臂运动学参数辨识

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同济大学学报（自然科学版） 2020年第7期48卷 1023-1029页

作者：陈启军周自强刘成菊孙晓娴张雪同济大学电子与信息工程学院上海201804

提出一种新型低成本的基于单目视觉的机器人末端位姿测量方法,设计并实现了六自由度机械臂的运动学参数辨识。采用分级测量方法和标定板绝对编码方法,解决了当前视觉测量过程中测量范围小、测量精度受相机畸变影响大等问题;使用基于位... 详细信息

提出一种新型低成本的基于单目视觉的机器人末端位姿测量方法,设计并实现了六自由度机械臂的运动学参数辨识。采用分级测量方法和标定板绝对编码方法,解决了当前视觉测量过程中测量范围小、测量精度受相机畸变影响大等问题;使用基于位置误差的运动学参数辨识模型和单目视觉测量系统,简化了机器人的标定过程。最后,通过实验验证了方案的实用性和有效性。

关键词：运动学参数标定单目视觉分级测量位置误差

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多关节式坐标测量系统的关键技术研究

多关节式坐标测量系统的关键技术研究

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作者：黄奎华中科技大学

学位级别：博士

随着先进制造技术的快速发展,逆向工程作为一种快速获取物体三维模型的先进技术手段,在现场大型零、部件的几何尺寸检测、质量控制和虚拟现实等众多领域得到了广泛的应用。传统的逆向测量设备是笛卡尔式三坐标测量机,它以其成熟的技术... 详细信息

随着先进制造技术的快速发展,逆向工程作为一种快速获取物体三维模型的先进技术手段,在现场大型零、部件的几何尺寸检测、质量控制和虚拟现实等众多领域得到了广泛的应用。传统的逆向测量设备是笛卡尔式三坐标测量机,它以其成熟的技术和卓越的性能而享有“测量中心”的美誉,但由于受相互垂直的三轴导轨和安装环境的限制,难以满足工业生产中提出的多种现场测量要求。作为一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量机,多关节式坐标测量臂应运而生。它以角度测量基准取代三坐标测量机的长度测量基准,具有便携性好、体积小、重量轻、运动灵活、现场测量方便、价格较便宜等优点,因此有着广阔的发展前景。本论文主要研究内容包括多关节式坐标测量臂的机械结构、数据采集系统、运动学模型、运动学参数误差分析,系统标定方法关键问题,论文从理论和技术两个层面上在这些问题进行了系统而深入地探讨。针对多关节式坐标测量臂的特点,设计了机械结构和数据采集系统。为了保证整个测量设备的测量精度和结构紧凑,关节旋转机构采用了高精度的滚动轴承,并尽可能地减轻旋转机构的晃动；选用滑环结构以实现无限旋转的目的,从而避免了信号线在测量臂内部绞断的问题。数据采集系统采用了先进的嵌入式系统和现场总线技术,减少了信号传输线的数量,降低了机械结构的复杂性,并且提高了数据采集系统的稳定性和可靠性。据文献研究表明,测量臂定位误差中的95%是由所建立运动学模型的不准确所引起的。由此可见,运动学模型对测量臂的测量精度极为重要。目前国内外机构或者学者大多仍采用传统的D-H模型来作为测量臂的运动学模型,其缺陷在于它是4自由度参数模型,缺乏完备性。针对这一研究现状,本文提出建立最佳基准位姿原则,便于利用POE公式和Local POE公式来建立测量臂的运动学模型。这两个模型均是6自由度参数模型,可以较好地克服传统D-H模型的缺陷。在所建立的运动学基础上,提出关键杆长的设计原则,以避免测量空间内出现“空腔”现象。从三个运动学模型出发,分析了测量臂的误差源成因,建立了运动学修正模型并研究了各运动学参数误差对测量精度的影响规律,为测量臂的设计和制造提供了理论依据。为了提高测量臂的测量精度,提出了两种新颖的测量臂标定方法。这两种标定方法的特点是算法易于实现,标定过程简便。它们克服了以往标定方法中所用的优化算法复杂,矩阵病态,初值选取过于苛刻,迭代计算中的求导和求逆会引入较大的计算误差,计算的结果极有可能陷入局部最优解而得不到全局最优解等诸多问题。标定实验结果显示,标定后的测量精度可以满足测量臂的精度要求。以上研究工作构成一整套多关节式坐标测量臂所需的关键技术,为测量臂的研发奠定了良好的理论基础和技术支持。本文在上述相关技术的基础上,还对非接触式激光扫描测头中的若干个关键技术做了分析总结和一些探索性的研究,为测量臂整合激光扫描测头作了前瞻性的技术储备。

关键词：逆向工程多关节式坐标测量臂旋量理论运动学参数标定智能优化算法

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柔性关节机械臂及其运动学标定和振动抑制的研究

柔性关节机械臂及其运动学标定和振动抑制的研究

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作者：黎田哈尔滨工业大学

学位级别：博士

轻型机械臂由于其轻型化、类人构型、多传感器等特点,近年来在众多领域得到了广泛的应用,并发挥着重要的角色。在机械臂的末端精度改善方面,通常采用的方法是闭环控制。然而,由于加工及装配误差引起的末端位姿误差,闭环控制是无能为力... 详细信息

轻型机械臂由于其轻型化、类人构型、多传感器等特点,近年来在众多领域得到了广泛的应用,并发挥着重要的角色。在机械臂的末端精度改善方面,通常采用的方法是闭环控制。然而,由于加工及装配误差引起的末端位姿误差,闭环控制是无能为力的。需要利用高精度的位置测量仪器对机器人进行运动学参数标定以降低加工及装配误差对末端精度的影响。此外,为达到高减速比以及轻型化的目标,同时实现对关节力矩的检测,机械臂的关节内通常都含有谐波减速器以及力矩传感器等柔性元件。这些元件给关节引入了柔性。具有柔性关节的轻型机械臂通常称为柔性关节机械臂。关节的柔性将引起机械臂的振动,这将严重影响机械臂的使用,同时也会使得运动学标定对末端位姿精度的提高失去意义,因此必须对这种振动加以抑制。本文将对柔性关节机械臂及其运动学参数标定和振动抑制进行深入的研究。首先将研制一套六自由度柔性关节机械臂系统,包括机械系统、传感系统以及电气系统。具体地,首先通过对机械臂末端灵活度、负载能力以及逆运动学解耦等要求的分析,确定了机械臂的自由度数及构型。根据机械臂各关节所处位置及其承载不同,采用局部模块化设计思想设计机械臂关节。关节采用内部走线的结构布局,具有质量轻、传动比大、集成度高、多传感器以及机电一体化等特点。此外,为方便拆卸和维护,设计了基于弹簧插针的电气连接。为进行运动学参数标定,建立反映运动学参数误差与末端位姿误差关系的运动学误差模型。针对机械臂肩关节与肘关节相互平行的运动学特点,采用了改进的D-H参数法分析这种特殊情况下相邻杆件位姿误差的表示方法。为研究机械臂的振动抑制问题,建立机械臂动力学模型。由于关节柔性的存在,关节电机端的转角与连杆端的转角并不相等,这是引起振动的主要原因。在动力学方程中,以电机端转角为输入求解连杆端转角。由于系统刚度矩阵数量级较大,机器人的动力学方程属于刚性微分方程,常规的数值解法很难得到收敛解。为得到收敛解,本文将采用四阶隐式龙格库塔法求解机器人动力学方程。以运动学误差模型为基础,研究基于最小测量姿态数量选择的机械臂运动学标定方法。包括最小测量姿态数量的选择以及姿态组的优化。通过分析可观性指数以及末端位姿误差随姿态数量增加的变化规律,选择测量姿态数量的最小值。当用于标定的测量姿态数量超过该最小值后,机器人的末端精度将无明显变化。为消除姿态选择过程中可能选到的不可观测姿态,提出一种“交换-增加-交换”的方法对姿态组进行优化。基于最小测量姿态数量的机械臂运动学标定方法可以在标定的效率与精度上取得平衡,即用最少的时间得到较高的标定结果。采用关节轨迹离线优化的方法抑制柔性关节机械臂的残余振动。以引起残余振动的根源残余弹性势能为目标函数,提出带罚函数的压缩因子粒子群算法(ConstrictionfactorPSOwithPunishmentfunction,CPSOP)搜索对应最小残余弹性势能的关节轨迹,达到抑制残余振动的目的。为得到平滑的关节轨迹,减少机械臂在运动始末速度的冲击,设计了改进的分段三次样条函数作为关节轨迹函数。在关节轨迹的搜索过程中,如果不对轨迹控制点加以约束,可能会得到不安全的关节轨迹,这将有可能导致碰撞等危险情况的发生。而粒子群算法是一种无约束优化方法,无法实现对关节轨迹搜索范围的约束。本文将罚函数引入粒子群算法,将对关节轨迹控制点的约束通过罚因子的形式加入到目标函数,从而实现了在约束范围内的关节轨迹寻优。对于柔性关节机械臂运动过程中的振动,基于关节力矩传感器,提出振动预测准则,并通过三段式DKA(Decelerating-Keeping-Accelerating)在线轨迹修正法在检测到机械臂振动趋势时修正关节轨迹以减小该趋势,抑制机械臂将来可能发生的振动。该振动预测准则包含两个充分条件,分别是关节误差力矩大于力矩阈值以及在一定的时间阈值内检测到的误差力矩逐渐增大。关节误差力矩通过力矩传感器测量的关节实际力矩与动力学计算的关节理论力矩做差求得。当关节误差力矩满足预测准则的两个条件时,判断机械臂将发生振动。通过先减速、后匀速再加速的三段式在线轨迹修正法对关节初始期望轨迹进行修正,减小振动趋势,从而抑制机械臂运动过程中的振动。

关键词：柔性关节机械臂运动学参数标定可观性指数轨迹规划振动抑制粒子群算法

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重载锻造操作机性能评价与标定方法研究

重载锻造操作机性能评价与标定方法研究

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作者：褚晓兵上海交通大学

学位级别：博士

重载锻造操作机是一种大尺寸，大惯量，大承载的工业机器人，主要应用于锻压车间内，配合万吨水压机来完成重达几十吨甚至几百吨锻件的自由锻造。锻造操作机的自身特点以及其极端的应用背景对各个方面都提出了技术挑战，包括如何在满足... 详细信息

重载锻造操作机是一种大尺寸，大惯量，大承载的工业机器人，主要应用于锻压车间内，配合万吨水压机来完成重达几十吨甚至几百吨锻件的自由锻造。锻造操作机的自身特点以及其极端的应用背景对各个方面都提出了技术挑战，包括如何在满足工艺要求的前提下选择一种驱动方式比较简单的构型、在具有冗余自由度的情况下如何确定锻造操作机抓取锻件之后的位姿、如何改善传统运动学参数标定方法在面对复杂机构时的劣势、面对冗余驱动和过约束问题时如何对机构进行动力学参数辨识等。本论文提出了一个用于评价锻造操作机构型的运动耦合复杂度指标，分析了其偏转机构的运动学正问题，利用机构特性对锻造操作机进行了运动学参数分层递进式标定以及动力学参数辨识，具体内容如下：（1）利用添加虚拟约束的方法，将锻造操作机的偏转机构由原来的欠驱动三自由度机构转变为一个拥有两个驱动和两个自由度的机构，对其运动学正问题进行数值求解；之后将虚拟约束沿着受约束方向移动至密集的离散点处，分别计算出受约束机构的运动学正解；从中找出一个重力势能最低的机构，这个机构的运动学正解就是要求解的欠驱动机构的运动学正解。（2）根据锻造操作机的速度关系矩阵，提出了运动耦合复杂度（KCC）的概念，将速度关系矩阵中包含的机构运动特征进行量化，以此来体现不同机构之间的运动耦合差别。为了能够使得KCC这个评价指标比较全面，我们考虑了三个方面的因素：KCC s反映矩阵中非零元素的数目比例，KCCe反映矩阵中非零元素分布的均匀程度，KCCd反映矩阵的群解耦程度。（3）提出了锻造操作机的分层递进式运动学参数标定方法，采用这种标定方法的前提是机构的运动耦合复杂度比较小，甚至机构的几个末端运动之间是相互独立的。在进行分层递进式运动学参数标定时，其约束方程比传统的整体标定方法简单，在迭代次数和迭代时间两个方面都有比较大的优势。（4）提出了针对锻造操作机的动力学参数辨识方法。俯仰机构的质心位置不处于正中位置，由此产生的影响通过冗余驱动控制方法施加于提升机构；在提升机构的动力学参数辨识过程中考虑了由制造误差所导致的四个旋转轴的过约束影响；通过改进的牛顿欧拉方法以及最小二乘法对整个机构的动力学参数进行辨识。最后还分析了锻造操作机加载之后的情况，可以辨识出锻件的相关动力学参数。

关键词：锻造操作机运动耦合复杂度过约束运动学正解运动学参数标定动力学参数辨识

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操作机构尺寸与变形误差传递的统一建模方法研究

操作机构尺寸与变形误差传递的统一建模方法研究

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作者：陈根良上海交通大学

学位级别：博士

机构的误差传递建模是贯穿操作装备设计、制造以及服役的一个关键问题,对于预测装备的定位精度、实现误差参数标定与补偿等均具有至关重要的作用。因此,建立准确、高效的误差传递模型是实现操作装备高精度作业的基础。构件的尺寸和变形... 详细信息

机构的误差传递建模是贯穿操作装备设计、制造以及服役的一个关键问题,对于预测装备的定位精度、实现误差参数标定与补偿等均具有至关重要的作用。因此,建立准确、高效的误差传递模型是实现操作装备高精度作业的基础。构件的尺寸和变形误差是影响操作机构末端定位精度的主要因素。它们分别由零部件的制造及装配误差和外载作用下的结构变形所导致,因此现有精度分析方法分别将其归结为机构的尺寸误差分析和结构变形计算两个独立的范畴,通过尺寸误差和结构变形的线性叠加获得操作机构的末端位姿误差。然而,当具有闭环拓扑构型的操作机构中存在过约束时,不满足公共约束的尺寸误差需要通过构件结构变形进行协调,即构件结构变形与尺寸误差之间存在耦合关系。因此,将尺寸误差和结构变形相分离的误差建模方法无法准确反映过约束机构的误差传递规律,需要综合考虑上述两类误差因素,建立同时适用于开链机构、闭环机构以及并联过约束机构的统一误差传递建模方法。针对上述问题,本文基于局部指数映射,分别将尺寸误差和结构变形转化为等效关节的位置误差和变形误差,建立了操作机构的尺寸和变形误差到末端位姿误差的传递模型,实现了尺寸和变形误差的统一建模。在此基础上建立了尺寸误差参数的独立性判别准则和解析分离算子,以及过约束误差子空间的判别与分离方法,为操作机构的误差建模与分析、尺寸参数标定与补偿以及精度设计提供了理论基础。全文的理论和应用研究成果归纳如下:□构件尺寸误差在开链机构中的传递规律研究基于机器人运动学建模的局部指数积公式,建立了满足完备性和连续性要求的开链机构尺寸误差到末端位姿误差的误差映射模型,推导了构件尺寸误差的独立性判别准则,提出了误差参数独立分量和冗余分量的解析分离算法,得到了仅含有独立参数的最小误差映射模型,揭示了构件尺寸参数误差在开链机构中的传递规律,为尺寸和变形误差的统一建模提供了基础。与现有方法相比,本文所建立的尺寸误差建模方法具有更好的通用性,适用于相邻关节轴线存在平行、垂直等特殊关系的开链机构。另外,能够通过解析方式消除模型中的冗余误差分量,得到具有最小误差参数的系统误差传递模型。研究结果表明,开链机构具有确定的独立误差参数,与具体的建模方法无关。□构件结构变形的关节运动误差等效方法研究借鉴机器人末端刚度矩阵综合的思想,进行了构件结构刚度矩阵的中心主轴分解,提出了构件结构变形的关节运动误差等效方法,将构件的结构变形误差转化为等效关节的运动误差,实现了操作机构中构件结构刚度和变形误差的解析建模,为构件尺寸误差与结构变形的统一表征提供了有效的描述方式。采用关节运动误差等效的方式表征构件的结构变形,可以建立各等效关节运动误差与构件尺寸误差之间的映射关系,从而为实现与过约束尺寸误差相耦合的变形误差分离提供了可能。□操作机构尺寸与变形误差传递的统一建模方法借助构件结构刚度的关节等效模型,分别将尺寸误差和结构变形转化为等效关节的位置误差和变形误差,采用关节误差传递的方式建立构件尺寸和变形误差统一表征,实现了操作机构尺寸和变形误差传递的统一建模。研究表明,对于开链机构和非过约束闭环机构,构件尺寸误差和结构变形相互独立,其末端位姿误差可通过两者线性叠加得到。对于过约束操作机构,其构件尺寸误差和结构变形之间存在耦合关系,位于过约束误差子空间上的不相容尺寸误差需要通过构件的结构变形进行协调。与现有方法相比,论文所建立的操作机构尺寸和变形误差统一传递模型具有通用性,同时适用于开链、闭环非过约束和闭环过约束机构。特别地,对于过约束操作机构,能够分离得到系统的过约束误差子空间,并通过内力平衡方程和变形协调条件,最终确定由协调变形所引起的末端位姿误差。□操作机构误差传递模型的区域映射求解算法根据误差因素的有界不确定特性,提出了由输入误差区域到输出误差区域传递的机构区域误差映射模型,借助独立误差约束集形态和的闵可夫斯基法则,建立了基于运动几何包络理论的输出误差区域边界推进求解算法,得到了操作机构末端误差区域的确切边界,以输出误差区域的形式更加准确地描述了操作机构的末端定位精度特性。□操作机构误差建模与分析的应用研究应用论文的理论研究成果,得到了一般串联工业机器人尺寸误差传递的最小参数模型,实现了支线客机前起落架执行机构末端误差区域的准确预测,解决了六自由度并联调姿平台尺寸误差参数的标定与补偿,实现了空间三自由度过约束并联旋压机构尺寸与变形耦合误差的分离计算,验证了论文所建立的误差传递建模方法的通用性和有效性。

关键词：操作机构尺寸误差传递结构刚度建模运动学参数标定

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框架式脊柱微创手术机器人控制系统研究与开发

框架式脊柱微创手术机器人控制系统研究与开发

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作者：任承锦东北大学

学位级别：硕士

机器人技术进入医疗领域,改变了传统的手术方式,进一步推动了机器人技术理论的发展。针对脊柱微创手术特点以及传统脊柱微创手术中存在的问题,课题组设计了一套框架式微创手术机器人系统,用以辅助医生进行脊柱微创手术操作。本系统包括... 详细信息

机器人技术进入医疗领域,改变了传统的手术方式,进一步推动了机器人技术理论的发展。针对脊柱微创手术特点以及传统脊柱微创手术中存在的问题,课题组设计了一套框架式微创手术机器人系统,用以辅助医生进行脊柱微创手术操作。本系统包括虚拟手术系统、遥操作系统和机器人控制系统。本文在框架式微创手术机器人平台搭建完成的基础上,提出一套适用于临床手术的高精度控制方法,具体内容划分如下:1)分析脊柱微创手术所需的手术空间,结合脊柱微创手术特点,确定框架式微创手术机器人应有的机械机构,在此基础上设计该机器人控制系统结构,包括控制系统硬件结构图、软件结构图与流程图。2)运用D-H参数法建立了框架式微创手术机器人运动学模型,并采用代数解法求出机器人逆运动学方程,通过MATLAB仿真实验验证运动学模型的正确性,并进行虚拟手术系统与机器人控制系统整体性能测试。3)分析机器人定位误差产生原因,提出基于机器人末端位置误差矢量的机器人运动学参数误差模型的建模方法,通过设计标定实验辨识出框架式微创手术机器人运动学模型几何参数误差,通过误差补偿得到真实的机器人运动学模型。实验结果表明,该标定方法可以有效降低框架式微创手术机器人的绝对定位误差。4)分析在关节空间、笛卡尔空间中构造轨迹的典型方法,设计适合框架式微创手术机器人运动控制的轨迹规划方法。轨迹跟踪表明,本文的框架式微创手术机器人有良好的轨迹跟踪性能。以上的研究工作为今后该项目进行临床实验应用奠定良好的基础,论文中的相关理论、实验方法能为其他相关手术机器人领域的研究提供一些参考。

关键词：微创手术机器人运动学研究运动学参数标定轨迹规划

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3D引导焊接机器人标定算法研究

3D引导焊接机器人标定算法研究

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作者：詹骞厦门大学

学位级别：硕士

在机器人焊接过程中,由于焊件偏移、热变形等因素的影响,实际焊接轨迹与示教轨迹总存在一定偏差,使得示教焊接已无法满足较高精度的焊接需求。近年来,基于3D视觉引导的焊接机器人通过传感器对焊缝位置进行重定位,可有效地提高焊接质量... 详细信息

在机器人焊接过程中,由于焊件偏移、热变形等因素的影响,实际焊接轨迹与示教轨迹总存在一定偏差,使得示教焊接已无法满足较高精度的焊接需求。近年来,基于3D视觉引导的焊接机器人通过传感器对焊缝位置进行重定位,可有效地提高焊接质量。然而,引导焊接系统对确定空间坐标系变换关系的标定算法提出了更为精确的要求。为此,本文对焊接过程所进行的标定流程进行了深入研究,提出了相应的标定算法,以满足3D引导焊接机器人的整体应用需求。为精确求解焊接机器人的工具坐标系变换矩阵,本文对工具坐标系的标定原理及标定误差产生因素进行了详细的阐述和研究。对于误差占比最大的静态结构参数误差,在基于点约束的机器人运动学参数标定方法的基础上,提出一种将运动学参数和工具坐标参数相融合的参数补偿标定方法,可大大简化标定流程,并提高参数标定精度。针对该方法求解过程中存在的奇异矩阵问题,采用弹性网回归的方法对误差参数进行辨识,从而提高了焊接机器人工具中心点的定位精度。本文还研究了线结构光传感器与焊接机器人之间的标定关系,完成了手眼标定。首先通过线结构光传感器的成像原理进行分析,理解从像素坐标到传感器坐标的转换的含义;然后根据传统“Eye-in-hand”模式建立传感器与焊接机器人的手眼标定模型,将传感器得到的二维像素值转化为机器人基坐标系下的三维坐标值。针对标定过程中由于机器人测量误差造成的手眼矩阵精度降低问题,在模型中加入欧拉角信息,改进了标定模型,可减小实验数据误差的影响;最后采用牛顿迭代法对标定模型进行求解,得到了手眼标定的变换矩阵。为了验证本文提出的标定方法的有效性,构建了机器人仿真平台,在仿真实验中验证了实验精度;并将其应用在真实的焊接机器人实验平台,进行机器人工具坐标系标定与手眼标定实验,实验用机器人基础误差远大于实际环境中焊接机器人,但最终的工具中心点形成的球半径满足3mm-5mm的工业需求,手眼标定的结果由于初始误差过大的原因导致不是很理想但实际使用中也能基本满足需求。实验结果表明上述标定方法均能满足实际焊接机器人对精度的需求。

关键词：焊接机器人运动学参数标定工具坐标系标定手眼标定

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六自由度空间机器人的工作空间分析与参数辨识

六自由度空间机器人的工作空间分析与参数辨识

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作者：李保丰北京邮电大学

学位级别：硕士

目前,空间机器人在航天工程中正在发挥着举足轻重的作用,随着我国航天事业的蓬勃发展,空间机器人技术的研究已经成为我国航天技术的研究热点。在空间机器人技术的研究中,工作空间分析以及运动学和动力学参数的辨识是进行空间机器人研究... 详细信息

目前,空间机器人在航天工程中正在发挥着举足轻重的作用,随着我国航天事业的蓬勃发展,空间机器人技术的研究已经成为我国航天技术的研究热点。在空间机器人技术的研究中,工作空间分析以及运动学和动力学参数的辨识是进行空间机器人研究的基础。本文以舱外空间机器人为研究对象,对其工作空间分析、运动学参数标定和动力学参数辨识进行了研究。首先,利用虚拟机械臂建模方法,把空间机器人等效成为地面机器人;然后利用蒙特卡洛方法对基座固定模式、自由飞行模式以及自由漂浮模式下的空间机器人工作空间形状进行了分析,比较了三种模式下的工作空间大小。其次,基于激光跟踪仪提出了测量机器人末端位姿的方法,并准确测量了气浮平台上机器人的末端位姿;然后通过建立空间机器人的误差模型,分析了机器人连杆DH参数误差对末端位姿精度的影响,并利用最小二乘法对气浮平台上的空间机器人DH参数进行了修正;最后提出了测量气浮平台上空间机器人三维空间中末端位姿精度的方法,完成了空间机器人的末端精度测量。最后,根据牛顿-欧拉方程建立了空间机器人连杆动力学模型,并在此基础上利用最小二乘法实现了对连杆动力学参数的辨识;然后根据动量守恒原理分别建立了空间机器人角动量守恒方程和线动量守恒方程,结合动量守恒方程利用最小二乘法实现了对基座的动力学参数的识别。

关键词：空间机器人工作空间运动学参数标定动力学参数辨识

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