基于局部指数积的模块化机器人运动学参数标定

针对模块化可重构机器人系统展开基于局部指数积法的运动学参数标定研究,提出一种基于子装配体的模块化机器人标定方法.首先,采用旋量的指数形式对子装配体进行数学描述,建立子装配体的运动学模型.然后,采用局部指数积方法,建立基于子装配体、包含关节约束条件的模块化机器人实际运动学模型.通过对运动学模型取微分,根据指数映射微分公式的显式表达式,给出模块化机器人末端位置误差与子装配体的关节旋量误差、末端子装配体的局部位置误差之间映射关系的显式表达.最后,以一套模块化可重构机械臂系统为试验平台,采用激光跟踪仪为测量设备进行试验.试验结果表明标定过程能够收敛到稳定值,经参数标定后用于试验的6自由度模块化机械臂定位误差模的平均值降低了近95%,最大值降低了近92%.

3-PUU并联机构运动副间隙耦合误差特性分析

并联机构运动副间隙直接影响机构的运动精度,导致末端输出特性产生差异。为了探究并联机构运动副耦合特性对末端输出精度的影响,以3-PUU并联机构为研究对象,设置运动副间隙误差为0.05、0.1、0.15、0.2 mm,利用单开链-局部指数积公式法对其进行耦合误差建模,从理论上推导运动副耦合特性与末端输出精度之间的关系,采用MATLAB对运动副耦合误差进行仿真分析,并制作样机进行试验。结果表明:当并联机构不同支链运动副存在误差时,机构末端沿x轴位置偏差随机构运动时间和关节间隙误差的增大呈现波动且伴随拐点和曲线分离;y轴位置偏差波动较大,在运动中轨迹拐点、折点和分离点相继出现,运动不平稳且超出运动空间,当并联机构双支链运动副误差为0.2 mm时,超工作空间达到-5.31 mm;机构末端沿z轴的位置偏差随着运动时间和关节间隙的增大呈现轨迹相互交错,与仿真分析一致。

应用LPOE公式与遗传算法标定导引头运动学参数

提出了一种导引头运动学参数标定方法,用于提高两轴双框架导引头的视轴静态指向精度。首先,根据导引头稳定平台的光机结构特点,应用局部指数积(LPOE)公式建立了导引头理论运动学模型;通过分析轴系误差对运动学参数的影响,修正了理论运动学模型。然后,结合参数标定原理,设计了遗传算法。该算法采用多点交叉与自适应变异概率来提高搜索效率并求得全局最优解。以视轴静态指向误差为目标函数,利用遗传算法对运动学参数进行了辨识。最后,利用激光跟踪仪测得两组数据,分别用于辨识参数及验证标定模型。实验结果表明:视轴的静态指向精度由标定前的109.9″提高到22.3″,显示提出的标定方法能够有效的修正导引头运动学参数。

柔性测量臂运动学建模及参数标定方法

利用局部指数积模型,建立了6自由度参数的运动学模型,克服了传统D-H模型只有4自由度参数的缺点,考虑了沿Y轴平移和绕Y轴旋转2个自由度运动学参数的误差对测量精度的影响.以单点测量值的标准差为目标函数,采用基于模拟退火的粒子群优化算法,通过全局寻优,避免了最小二乘法在求导和求逆时产生的较大计算误差,从而优化出运动学参数的标定值.实验结果表明,所提出的新模型及新运动学参数标定方法可以将柔性测量臂X、Y、Z轴的重复性精度分别提高95.91%、96.42%和96.10%.

多种构型正逆运动学统一求解方法研究

改良新型旋转液压伺服关节,设计了基于此关节的回转及摆动模块,为了便于分析,由这两种模块组成六自由度旋转液压伺服机器人构型,并针对六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解难,利用局部指数积方法和遗传算法相结合建立六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解方法,绘出适应度函数、最优末端位置和姿态差函数曲线图,并列出数据和表格,证明此种方法对六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解具有可行性,同时能为其他可重构模块化机器人提供借鉴。

一种新型机器人自标定装置及其算法

针对传统基于几何约束的机器人自标定装置仅能对局部工作空间内的机器人位型进行标定测量的问题,提出了一种由安装于机器人末端的球心位置测量装置和可移动球杆组成的新型便携式机器人自标定装置,通过利用球面约束和距离约束,可在较大工作空间内对机器人进行标定测量,从而提高标定结果的可靠性.根据可移动球杆的单、双球布置方式,分别建立了基于向量差和距离差的2种机器人自标定模型及其算法.通过采用局部指数积公式并引入位置伴随变换矩阵,简化了2种自标定模型,从而降低了对运动学方程线性化的计算量.最后,对一种6自由度串联机器人进行了仿真实验,实验结果表明2种自标定算法均能够快速收敛,验证了2种算法的有效性和鲁棒性.