基于CORS的机载LiDAR点云坐标基准转换关键技术研究

本文在详细分析机载LiDAR对地观测原理的基础上,提出采用CORS系统及区域精化似大地水准面成果,进行机载LiDAR点云三维坐标基准转换的关键技术方法。以广东省连续运行卫星定位服务系统(GDCORS)以及广东省精化似大地水准面为例,进行了广东省内机载LiDAR点云数据应用坐标基准转换实验,广东省连续运行卫星定位系统及广东省精化似大地水准面模型进行的坐标转换实验表明,区域内三维坐标基准转换精度优于3cm,正常高基准转换精度优于5cm。实验验证了上述方法的有效性,为国内机载LiDAR应用高精度坐标基准转换提供了重要参考。

任意正交曲线坐标基矢洛仑兹变换的矩阵表示

引入时间单位矢 ,构成四维欧氏空间 。

常用坐标基的变换

推导论证了常用坐标系基矢的相互变换关系．

基于点面约束的双机器人协作运动坐标标定

为了解决由于双机器人基坐标系标定时标定精度不高、效率较低而导致双机器人协作定位精度差的问题,论文提出一种基于点面接触约束的基座标定方式.该方式要求两机器人任意姿态运动至“点面”接触,记录当前双机器人关节信息,以平面为已知信息,依据接触点在面上,结合双机器人运动链约束,构建基座标定模型.结合克罗内克积将问题转化为超定方程组的求解问题,由于方程求解约束的局限性,因此以方程组求出的值为初值,并使用高斯-牛顿算法对旋转矩阵进行迭代优化,最终可以成功标定双机器人的基座,并利用数值仿真与实际物理实验验证了该标定方式的可行性与准确性.

基于预标定基坐标系及MIEKF算法的工业机器人标定方法

为了提高工业机器人的绝对定位精度和标定效率,提出一种基于预标定基坐标系及改进迭代扩展卡尔曼滤波(MIEKF)算法的运动学标定方法。该方法的优点在于用采集的位置数据进行基坐标系和工具坐标系预标定,节省两者拟合的时间。在建立位置误差模型时利用相关系数和复共线性分析去除模型的冗余参数。用MIEKF算法辨识模型的几何参数误差。通过实验对比验证,机器人经补偿后的绝对定位精度提高了88.07%。

笔法维度 中国画写意精神的坐标基点

开幕时间:2012年10月16日10:00展期:2012年9月30日—2012年11月22日地点:武汉美术馆1/2/3展厅参展艺术家:刘国辉郭怡孮龙瑞魏金修董继宁史国良刘进安樊枫周京新罗彬穆家善岳黔山写意精神,无疑是中国画最重要的文化审美品格。中国画观照世界的方式,不是对现实世界的模仿或再现,而是借助于审美对象并通过毛笔的书写性以表现艺术主体的思想意趣与精神品位。就审美的主体与客体的关系而言,中国画写意精神凸显的是主体的人性精神与抒情、遣兴、恣意的创造性,甚至于还夹杂着些许的潜意识表现性。但此种写意精神并未从审美客体中完全独立出来(完全独立便构成了抽象主义、表现主义),而是在整体把握形神的基础上对于以形写神的超越。

基于四元数表示法的机器人基坐标系标定方法

在多机器人协同、运动学参数辨识和机器人离线编程等作业任务下,需要标定出机器人基坐标系在世界坐标系中的精确位姿.提出和实施了一种利用四元数表示法进行机器人基坐标系精确标定的方法.利用指数积公式,建立机器人的运动学模型.利用外部测量设备,测量出5个不共面的工具中心点,并记录对应的机器人关节位形.以基坐标系位姿对应的旋转矩阵元素为变量,建立不相容方程组,并求出基坐标系位姿的初步齐次矩阵.由于测量误差和截断误差,初步齐次矩阵的旋转矩阵部分不能满足单位正交阵的性质.利用四元数的几何约束条件,建立罚函数形式的目标方程,将初步齐次矩阵进行正交化修正.通过一系列的实际机器人的标定试验,验证了该标定方法的正确性,并提高了机器人末端的定位精度.

基于空间多面体异点投影的机器人基坐标标定

针对不同类型、不同位置的工业机器人基坐标标定问题,提出一种基于空间多面体异点投影基坐标标定方法。所提出基坐标标定方法借助设计的标定台,分别获取主从工业机器人在空间中不同标定点的关节角度信息,将标定点与基坐标原点在空间中构建多空间多面体,并将空间多面体向主工业机器人所在的X-Y、X-Z和Y-Z面进行投影,根据投影图形获得远距离及不同类型工业机器人之间位姿变换矩阵。通过引入高斯白噪声误差模拟实际误差,结合理论分析及MATLAB软件进行仿真实验。实验结果表明改进后的基坐标标定方法具有极高的准确性、稳定性和标定精度。

双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术

为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程。针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输。为了保证系统的完整性,将机器人单侧信息转化到另一侧的机器人下,采用激光跟踪仪并利用单位四元数法对双机器人基坐标系进行标定。最后在KUKA的KR-500双机器人和其30m扩展第七轴上进行协同运动和控制系统试验以及双机器人定位重合度测试,验证了系统的有效性,试验表明因该方法带来的误差可以忽略不计。

自由漂浮双臂空间机器人基联坐标系内的一种增广变结构鲁棒控制方法

结合系统动量(矩)守恒关系,对自由漂浮双臂空间机器人系统进行了运动学和动力学分析,得到了一组与适当选择的惯性组合参数呈线性关系的欠驱动系统动力学方程,采用增广变量思想,克服通常情况下,空间机器人系统动力学方程关于系统惯性参数呈非线性关系的难点,设计了漂浮基双臂空间机器人末端爪手跟踪基联坐标系内期望轨迹的增广变结构鲁棒控制方案。该控制方案不需要反馈漂浮基的位置、移动速度及移动加速度;与自适应控制方案相比,该控制方案化积分运算为简单四则运算,计算量大为减小,有利于实时应用。数值仿真验证了算法的有效性。

对称坐标基的直接计算与对称分歧问题的约化求解

对称坐标基的直接计算与对称分歧问题的约化求解徐海洪（武汉大学数学系）ＤＩＲＥＣＴＣＯＭＰＵＴＡＴＩＯＮＯＰＳＹＭＭＥＴＲＹＭＯＤＥＳＡＮＤＲＥＤＵＣＴＩＯＮＯＦＢＩＦＵＲＣＡＴＩＯＮＰＲＯＢＬＥＭＳＷＩＴＨＳＹＭＭＥＴＲＹ￥ＸｕＨａｉ－ｈｏｎｇ（Ｄｅ...

基于对偶四元数的机器人基坐标系标定方法研究

针对借助激光跟踪仪标定机器人所涉及的坐标系统一问题,对基于空间几何法拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系的转换关系进行了研究,提出了一种基于对偶四元数法的机器人基坐标系标定方法。利用指数积公式推导了七自由度串联机器人正运动学,建立了基于对偶四元数表示法的机器人基坐标系标定模型,该模型将拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系之间坐标转换的旋转与平移过程进行了统一描述。研究结果表明,该标定方法可一次性计算出标定方程的旋转部分和平移部分,避免了传统位姿分步计算过程中的误差传递,直接提高了标定精度。这些结论可对于类似机器人手眼标定、多机器人协作基坐标系标定问题提供参考。

考虑基坐标系误差的机器人运动学标定方法

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。

估值坐标的基础方法

估值坐标框架下的估值方法,或许可以分为估值坐标基本估值与估值坐标转换估值两个层面。本文谈第一大类,估值坐标的基本估值层面,基本含义是在一个基本稳定的估值坐标范围内,进行企业估值。所以这一大类的方法中,主要的细分差别就在于估值坐标的不同,具体有同行业公司估值、不同市场公司估值、历史估值、发展阶段估值、人力资本估值等等。

基于最小二乘的工具坐标系标定方法

机器人工具坐标系标定的好坏直接决定机器人工作的可靠性和准确度,准确地标定机器人工具坐标系,能有效提高机器人完成任务的效率,满足实际需要。基于最小二乘原理,将位置和姿态分开标定,操作机器人使工具末端以四种不同的姿态到达同一个位置,根据示教器上的读数解算得到工具坐标系的位置;使机器人工具末端分别沿基坐标系的X轴和Z轴正方向运动,解算得到工具坐标系相对于法兰末端坐标系的姿态。最后通过MATLAB进行仿真验证,得到工具末端的位置误差在0.1mm以内,说明该方法具有较高的精度。

双机器人基坐标系标定方法的研究

针对双机器人基坐标系标定过程复杂、定位精度不高,提出一种基于"三点定圆"的改进双机器人基坐标系标定方法。通过分析误差原理以及引入高斯白噪声误差,结合理论分析和软件仿真设计实验。结果表明改进后的双机器人基坐标系标定方法具有准确性和稳定性,保持了良好的定位精度。

典型安装方式的协作机器人基坐标系标定方法

针对地面式、侧墙式、顶棚式三种典型安装方式下的协作机器人的基坐标系标定问题,采用了一种新的操作步骤简单、标定结果精确的机器人基坐标系标定方法。该方法通过在协作机器人的公共空间中构造四点"握手"动作并分别记录接触点在每个机器人的基坐标系下的坐标,求解协作机器人基坐标系间的旋转矩阵和平移矩阵,从而得到协作机器人基坐标系间的位姿关系。针对工业机器人常见的地面式、侧墙式、顶棚式三种典型安装方式进一步分析了机器人基坐标系间的约束关系,并利用这些约束关系对标定结果做出进一步的优化处理。为验证提出的标定方法的有效性,基于Matlab的机器人工具箱完成了仿真实验,仿真实验的标定误差控制在2mm以内,该精度可满足一般弧焊、搬运、切割等生产过程的定位精度要求。仿真实验的结果验证了提出的标定方法的正确性,表明该方法可有效的解决生产环境下的协作机器人的基坐标系标定问题。

基于手眼关系与基坐标关系的协作焊接机器人标定

面对焊接路径较为复杂的焊接任务,为提高焊接质量和焊接效率,多机协作焊接方法逐渐被研究和采用,但协作机器人系统初始状态的标定精度直接影响机器人焊接质量。针对该问题,以焊接、搬运两台FANUC 200iD/4S工业机器人组成的协作焊接系统为例,采用三点共圆的基坐标标定方法与成像对称性的张正友手眼标定方法,对焊接机器人上安装的相机进行手眼标定作业的同时完成了协作机器人系统间的基坐标关系标定,从而快速得到手眼标定参数,形成完整协作机器人系统的标定参数。最后搭建了协作机器人系统实验平台,进行标定精度验证。实验结果表明:此方法有较高的标定精度,可靠性较强,适用情况更加广泛,可应用于协作焊接机器人系统。

机器人输送链参数与基坐标系校准融合方法

针对分拣机器人工作站输送链CountsPerMeter参数和基坐标系进行校准的问题,提出把校准基坐标系所需第一点与校准CountsPerMeter参数第一点的操作进行合并,把校准基坐标系所需第二点与校准CountsPerMeter参数第四点的操作进行合并,给出输送链参数与基坐标系校准的融合方法,有效简化了操作流程。

基于位形优化的机器人基坐标系标定与跟踪

为了精确标定测量设备和机器人基坐标系之间的坐标变换关系,建立了机器人运动学模型以及待标定关系模型,基于差分进化算法对机器人位形进行优选,提出了一种离散型差分进化算法结合线性最小二乘法的标定方法。实验表明,与同样数目随机姿态下的标定结果相比,优选姿态可以显著降低机器人基坐标系的标定误差。针对基坐标系跟踪问题,测量机器人移动前后基座处多个光靶坐标值,通过基于单位四元数法点集匹配,实现基坐标系的实时跟踪。与新位置下的标定结果对比,该方法的跟踪误差与标定误差相近,从而避免了烦琐的机器人标定过程。