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- 关 键 词：
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圆柱
坐标
工业
机器人
设计
- 资源描述：
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圆柱坐标型工业机器人设计,圆柱,坐标,工业,机器人,设计
- 内容简介：
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1 应用 坐标测量机的机器人运动学姿态的标定 . . SN t S. 篇 文章 报 到的是 用于 机器人 运动学 标定中 能获得 全部姿态 的 操作装置 坐标测量机 （ 。 运动学模型 由于 操作 器得到 发展 , 它 们 关系到 基坐标 和工 件。 工 件 姿 态 从实验测量 中 的引出是讨论 , 同样地是 识别 方法学 。 允许定义观察策略的 完 全 模拟 实验 已经实现 。 实验工作是描写参数辨认和精确确认 。 推论原则 是那方法能 得 到 在重复时 近 连续 地 校准机器人 。 关键字 ： 机器人标 定 ； 坐标 测量 ； 参数 辨认 ； 模拟学习 ； 精确增进 1. 前言 机器 手 有合理的 重复精度 (而 知名 , 仍 有不好 的精确 (米 )。 为了 实现 机器 手 精确 性， 机器人 可能 要 校准 也 是好理解 1. 在标 定 过程 中， 几个连续的步 骤能够精确地 识别 机器人 运动学参数 ，提高 精确 性 。 这些 步 骤为如下 描述 ： 1 操作 器 的运动学模型和标 定过程 本身是发展 ，和 通常 有标准运动学 模型的 工具 实现 的 2。 作为结果的模型 是定义 基于 厂商的 运动学 参数设置 错误量 , 和 识别 未知的 ,实际的参数设置 。 2 机器人 姿态的实验 测量法 (部分的或 完成 ) 是拿走为了获得 联 系 到实际机器人的参数设置 数据 。 3 实际的运动学 参数 识别 是系统地改变参数设置 和 减少 在模型阶段 错误量的 定义 。 一个接近完成辨认由分析不同 中间 姿态 变量 数 于是 等价 转化 得： 2 两者择一 , 问题 可以看成为 多维的 优化问题，这是 为了减少一些定义 的错误功能 到零点 ，运动学 参数 设置 被 改变 。 这是标准 优化问题和 可能 解决用 的 众所周知的 3 方法 。 4 最后一步是机械手控制中的 机器人运动学识别 和 在学习之下 的硬件系统的详细资料 。 包含 实验 数据 的这 张 纸用 于 标度过程 。 可获得的 几个方法是可用 于完成 这任务 , 虽然他们 相当 复杂 ， 获得数据 需要大量的 成本和时间 。这样的技术包括使用可视化的 和自动 化 机械 4, 5, 6， 伺服控制激光干涉计 7， 有关声音的传感器 8 和 视觉 传感器 9。 理想测量系统 将 获得操作 器 的全部姿态 (位置和方向 )， 因为这 将 合并 机械 臂各 个 位 置 的 全部信息。 上面 提到的所有 方法 仅仅用于 唯一部分的 姿态 , 需要更 多的数据 是 为了标度过程到进行 。 2 理论 文章中的理论描述， 为了操作 器空间 放置 的 各自的位置 ， 全部 姿态 是 可测量 的 ，虽然进行几个中间测量，是 为了 获得 姿态 。 测量姿态使用 装置是 坐标测量机 (它 是三轴 的，棱镜 测量系统 达到 确 。 机器人操作 器 是 能 校准 的， 60， 放置接近于 特殊 的操作装置能 到达 边缘 。图 1显示了 系统 不同 部分安排 。 在这部分运动学 模型将是发展 , 解释 姿态 估 算法 ， 和参数辨认方法 。 动学的参数 在这部分 ， 操作 器的基本运动学 结构将 被 规定 ，它 关系到 完全坐标 系统 的 讨论 , 和 终点模型 。 从这些模型 ，用于 可能 的 技术的运动学参数 的识别将 被 规定 ， 和 描述决定这些参数的方法。 3 那些 基础的模型工具 用于 描写不同的物体和 工件 操作 器 位置空间的关系 的方法 是 2， 在 10有调整计划 ， 停泊处 11 和 12 当 二连续的接缝轴是名义上地平行的 用于 说明不相称模型 13。如图 2 4 这 中 方法 存在于物体或相互联系的操作杆 结构 中， 和运动学 中需要从一个坐标到另一个坐标这种同类 变化是定义 的。 这 种 变化 是相同形式的 上面的 关系 可 以 解释 通 过 四 个基本变化 操作 实现坐标系 标系 化 。 只有 需要找到 与 前一个 的关系的 四 个 变化是 必需的， 在那个时候连续的轴是不 平行的 ，n定义 为 零点 。 当 应用于一个结构到下一个结构 的等价变化坐标系与 更改 一致 时 ， 它们将被 书写 成 矩阵 元素实现运动学 参数功能的矩阵形状 。 这些参数是变化的简单变量 ： 关节角n，连杆偏置连杆 长度扭 角n， 矩阵通常表示 如下： 对于多连 接 的 , 例如机械 操作 臂 ,各自连续的链环 和 两者瞬间的位置描写在前一个矩阵变化 中。这种 变化从底部链环 开始 到 第 系如下： 图 3表示出 全坐标系和工具结构。变化从世界坐标系到机器人底部结构需要仔细考虑过，因为潜在的参数取决于被选择的改变类型。 考虑到图 4,世界坐标,，在 界坐标到机器人基坐标000 , 标,是 标 111 , 我们感兴趣的是 从世界坐标到 111 , 需的最小的参数数量 。实现这种 变化 有两种 路径 ：路径 1， 从,到000 , 包括四 个 参数 ，接着 从000 , ,的 变 化 将牵连二 个 参数 和 d 的 变 化 5 图 3 图 4 6 最后 ， 另外 从,到 111 , 个 参数 其中 1 和 两 个 参数 是 关于轴 能独立地 识别 ， 1d 和 d 是 沿着 轴 不能是 独立地 识别 。 因此 ， 用这路径 它需要从世界 坐标 到 第一个坐标 有 八 个独立的运动学 参数 。 路径 2， 同样地二中择一 ， 从世界 坐标到底部结构 坐标,的 变化 可 以 是 直接 定义 。因此坐标变换 需要六 个 参数 ，如 ： 下 面是 从,到 111 , 个 参数 ， 但 1 与 ,相关联 ， 1d 与,相关联 ， 减 少成两个 参数 。很显然这种 路径 和 路径 1一样 需要八 个 参数 ， 但是 设置 不同 。 上面的方法可能使用 于 从世界 坐标系 到 第二 结构 的 移动中。 在这工作 中， 选择 路径 2。 工具改变 引起 需要六 个特殊 参数 的 改变 的 用 于 运动学模型 的参数总数 变成 30， 他们定义 于表 1 7 认方法学 运动学的参数辨认将是 进行 多维的 消去 过程 , 因此 避免 了雅 可比 系统的 标定， 过程 如 下 ： 1. 首先 假设 运动学的参数 , 例如 标准 设置 。 2. 为 选择任意 关节角 的设置 。 3. 计算 端 操作 器 。 4. 测量 端 操作 器 的位姿如关节角， 通常标准的和预言 的位姿将是不同的 。 5. 为了 最好 使 预言 位姿达 到标准的 位姿， 在整齐的方式 更改运动学的参数 。 这个 过程应用 于 不 是 单一的 关节 角 设置 而是一定数量的关节 角 ， 与物理测量数量等同的全部关节 角设置 是需要， 必须满足 在这儿 别 的运动学 参数的数 量 姿 的数 量 过程中 自由 度的数 量 文章中，给定 了 自由 度的数 量， 赠 值为 因此 全部 位姿 是 测量 的 。 在实践中 ，更 多 的测量应该是 在实验 测量法去掉补偿结果。优化 程序使用 命名为 和标准库功能 的 4。 姿 测量法 显然 它是从上面的方法确定 部 位姿 是必需的为了 实现 标定。 这 种 方法 现在 将 详细地 描写 。如图 5所示，末端操作器由五个确定的工具组成。 考虑 到 借助于工具 坐标 和 世界坐标 中间各个 坐标 的形式，如图 6 这些坐标 的 关系 如下： 8 , 关于世界 坐标 结构的 第 的 4标 , 于工具 坐标 结构 第 的 4 世界坐标结构到工具坐标结构 变化的4 设定 量出 ,然后 算出 T， 使用 于 在标 定 过程 的位姿的测量。 它是不 会很 简单 ， 但是 不可能 由 等 式 (11)反求出 T。上面的过程由四个球 A, B, 来实现，如下： 或 为 9 由于 P, 全部 相符合，反解求的 位姿 矩阵 在实践中 当 置在确定的 位置上，对于 准确的测量 三 个
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