【基于“三点定圆”的改进双机器人基坐标系标定方法分析2100字】

基于“三点定圆”的改进双机器人基坐标系标定方法分析基于“三点定圆”的改进双机器人基坐标系标定方法分析 1 11.2基于“三点定圆”的改进双机器人基坐标系标定方法理论研究 21.1双机器人基坐标系标定方法简介双机器人标定的主旨思想是通过标定双机器人基坐标系之间的位置关系，再通过矩阵转换实现两个机器人之间的位置关系[461,所以研究双机器人标定的问题就可以转换为对双机器人基坐标系进行标定。在双机器人坐标系标定的研究中，分为非接触式标定和接触式标定，前者由于操作过程复杂、容易引入新的误差且成本较高本文不予考虑。在标准六自由度机器人接触式标定中学者们普遍采用的是三点“握手”标定法或者空间投影法[47-491,这些方法虽然可以得到相对准确的双机器人基坐标系之间的关系，但是三点“握手”标定法的操作过程相较复杂，需要变换机器人各个关节角度进行标定，空间投影法则是计算过程繁琐，计算量较大，基于以上问题本文提出了一种操作简单，计算量较少而且满足精度的双机器人基坐标系标定方法。文献[20]在机器协调系统领域中提出了一种新的标定方法，这种方法根据平面中的三个点可以确定一个圆的几何原理对弧焊机器人系统中变位机进行各轴的坐标系建立，最后确立其与机器人空间位置的关系。这种标定思路有一台机器只变化一个关节轴，故而操作简单，计算方便。但是文献[20]中这种“三点定圆”的思路还没有正式形成理论方法，而且只用在机器人与变位机的坐标系标定中，本文根据“三点定圆”几何原理，对其操作过程进行改进，应用到双机器人协调运动系统中。根据普遍采用的两个标定针标定方法容易引起操作误差和观测1.2基于“三点定圆”的改进双机器人基坐标系标定方法理论研究主机器人安装标定台，从机器人安装标定针。然后按照1.2节的描述完成每一个机器人自标定。后面所述中，两个机器人的标定针和标定台相互配合，按照图中心为O₂,那么所求的就是从机器人{R₂}相对主机器人{R₁}的齐次变换矩阵RT。(1)对于从机器人，调整末端Z轴朝外，除了关节1在需要的时候转动角度外，其他关节均保持不变。而主机器人各关节的角位(2)示教驱动从机器人到合适位置，此刻记关节1角位移为0,将从机器人(3)示教主机器人末端TCP到达点P,命名为RP₁=(x,Ry,Riz₁)。记录主机(4)只将从机器人的关节1转动角度φ,重复步骤(3)的操作，得到在主机器(5)完成步骤(4)后，从机器人其余关节角度不变，将关节1转动角度θ,重RP₃=(ix3,iy₃,Riz₃)。从机器人基坐标系下P的空间位置：R₂P=(R²x₁,R²y₁,R²z₁);器人基坐标系z轴上平移一段距离的点，所以由已知量和几何关系得出iO₃原点r=|"0P|=√(“x-“xo)²+(“v₁- (3)确定了{R₃},就得到了{R₃}坐标系相对于{R₁}坐标系的变换矩阵，令根据式(3-1)、式(3-3)、式(3-4),得出：至此，得到坐标系{R₃}相对于{R₁}的齐次变换矩阵。(4)由于P₁、P2₂、P₃均由转动从机器人的第一个关节得到，因此{R₂}坐标系的x、y、z轴方向与{R₃}坐标系u、V、w一致，{R₂}坐标系原点O₂与{坐标系原点RiO₃竖直方向的距离可以由步骤(2)从机器人记录的P关节角根据机器人正运动学和几何关系计算得出：上式中，Rxo、Ryo、Riz。分别代表坐标系{R₂}的原点O₂相对于坐标系{R₁}的空间位置，△z为O₂与R'O₃竖直方向上的距离，并且有△z=R²z。得到坐标系{R₃}与{R₁}坐标系的变换矩阵，也得到{R₂}坐标系与{R₃}坐标系的变换矩阵，由式(3-5)和式(3-6)就可以得出从机器人基坐标系{R₂}