基于视觉辅助定位的机器人自标定技术研究
发布时间：2021-01-18 12:10
机器人良好的绝对定位精度是应用离线编程技术及完成精密作业的前提,然而由于加工、装配等因素,机器人实际的结构尺寸与其设计尺寸往往存在偏差,从而影响了其绝对定位精度。因此,通过机器人标定尽可能地得到机器人的实际结构尺寸,其意义是举足轻重的。目前大多标定方法都需要依赖进口的测量设备,不仅价格昂贵且难以施展于环境复杂的工业生产现场,相比之下,基于平面约束的自标定方法成本低且操作方便。本文以Staubli TX60L工业机器人为研究对象,对基于平面约束的机器人自标定技术展开了研究。首先,针对两种主流的D-H建模方法——Paul法和Craig法,容易出现混用的问题,本文研究并指出了两者间存在的本质区别。分别根据两种方法建立了Staubli TX60L机器人运动学模型,并基于Matlab机器人工具箱,通过编程验证了所建立运动学模型的正确性。针对相邻关节轴线平行而产生的D-H参数突变现象,本文引入了绕坐标系Y轴旋转的参数?,对D-H模型进行了完善优化。其次,本文研究了运动学微分变换,在以Paul法所建立的运动学模型基础上,建立了末端位姿误差模型并通过Matlab编程仿真验证了模型的正确性。在此基础上建...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
球杆仪
成了标定过程。拉线式传感器，如图 1-3，精度及效率较高，但价格昂贵。成世良[34]基于拉线式编码器设计了一套测试系统，并将测量的位置及距离数据与激光跟踪仪所测数据进行对比，虽然测量精度没有达到指标要求，但证明了测量方法的可行性；Messay[35]等利用1DCAL 和 3DCAL 分别对机器人进行了标定及性能测试。经纬仪，如图 1-4，测量范围较广、精度高，但只能用于静态测量。孙汉旭等[36]基于电子经纬仪对一般工业机械臂进行了标定，并将测量数据与激光跟踪仪所测量得到的数据进行了对比，结果证明经纬仪用于标定研究的可靠性；Fraczek 等[37]应用经纬仪分别对五自由度及六自由度的机器人成功进行了标定。激光跟踪仪，如图 1-5，虽然价格昂贵，但精度极高、测量范围极大，被广泛应用于机器人的标定研究中。Newman 等[38]、Conte 等[39]、叶声华等[40]、任永杰等[41]、龚星如等[42]分别将激光跟踪仪测量得到的高精度数据应用于机器人标定。双目视觉，如图 1-6，安装方便、精度较高，但成本较高、测量范围相对较小。应再恩等[43]、刘洁等[44-45]分别利用 Vxtrack 实现了测量机器人末端位姿数据并对机器人定位精度（重复精度、绝对精度、轨迹精度）进行了评估，最终完成了标定过程。
成了标定过程。拉线式传感器，如图 1-3，精度及效率较高，但价格昂贵。成世良[34]基于拉线式编码器设计了一套测试系统，并将测量的位置及距离数据与激光跟踪仪所测数据进行对比，虽然测量精度没有达到指标要求，但证明了测量方法的可行性；Messay[35]等利用1DCAL 和 3DCAL 分别对机器人进行了标定及性能测试。经纬仪，如图 1-4，测量范围较广、精度高，但只能用于静态测量。孙汉旭等[36]基于电子经纬仪对一般工业机械臂进行了标定，并将测量数据与激光跟踪仪所测量得到的数据进行了对比，结果证明经纬仪用于标定研究的可靠性；Fraczek 等[37]应用经纬仪分别对五自由度及六自由度的机器人成功进行了标定。激光跟踪仪，如图 1-5，虽然价格昂贵，但精度极高、测量范围极大，被广泛应用于机器人的标定研究中。Newman 等[38]、Conte 等[39]、叶声华等[40]、任永杰等[41]、龚星如等[42]分别将激光跟踪仪测量得到的高精度数据应用于机器人标定。双目视觉，如图 1-6，安装方便、精度较高，但成本较高、测量范围相对较小。应再恩等[43]、刘洁等[44-45]分别利用 Vxtrack 实现了测量机器人末端位姿数据并对机器人定位精度（重复精度、绝对精度、轨迹精度）进行了评估，最终完成了标定过程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于球杆仪的三自由度串联机械臂运动学标定方法研究[J]. 车亚肖,杨新刚,高峰,黄玉美,韩文涛,高恒. 机械强度. 2017(06)
[2]机械臂绝对定位精度标定关键技术综述[J]. 高涵,张明路,张小俊,白丰. 计算机应用研究. 2017(09)
[3]基于视觉跟踪的机器人测量方法与实现[J]. 刘洁,平雪良,齐飞,蒋毅. 应用光学. 2016(05)
[4]6自由度串联机器人D-H模型参数辨识及标定[J]. 张旭,郑泽龙,齐勇. 机器人. 2016(03)
[5]工业机器人运动学参数标定误差不确定度研究[J]. 李睿,曲兴华. 仪器仪表学报. 2014(10)
[6]基于双目视觉动态跟踪的机器人标定[J]. 应再恩,李正洋,平雪良,蒋毅,刘开明. 计算机应用研究. 2014(05)
[7]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[8]一种基于指数积的串联机器人标定方法[J]. 高文斌,王洪光,姜勇. 机器人. 2013(02)
[9]基于空间插值的工业机器人精度补偿方法理论与试验[J]. 周炜,廖文和,田威. 机械工程学报. 2013(03)
[10]工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法[J]. 龚星如,沈建新,田威,廖文和,万世明,刘勇. 南京航空航天大学学报. 2012(S1)
博士论文
[1]提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D]. 王琨.中国科学技术大学 2013
[2]飞机自动化装配工业机器人精度补偿方法与实验研究[D]. 周炜.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]基于VXtrack动态跟踪的机器人测量系统研发[D]. 刘洁.江南大学 2016
[2]基于平面约束的工业机器人误差补偿技术研究[D]. 齐飞.江南大学 2016
[3]工业机器人精度评估与误差补偿研究[D]. 喻敏.南京航空航天大学 2015
[4]基于拉线传感器的工业机器人标定系统设计[D]. 成世良.哈尔滨工业大学 2014
[5]Staubli工业机器人标定算法和实验研究[D]. 丁学亮.浙江理工大学 2014
[6]基于视觉的机器人标定的研究[D]. 卢钰庭.华南理工大学 2013
[7]工业机器人运动学标定及误差分析研究[D]. 夏天.上海交通大学 2009
[8]测量机器人模型误差及标定方法的研究[D]. 王一.天津大学 2006
本文编号：2984925
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
球杆仪
成了标定过程。拉线式传感器，如图 1-3，精度及效率较高，但价格昂贵。成世良[34]基于拉线式编码器设计了一套测试系统，并将测量的位置及距离数据与激光跟踪仪所测数据进行对比，虽然测量精度没有达到指标要求，但证明了测量方法的可行性；Messay[35]等利用1DCAL 和 3DCAL 分别对机器人进行了标定及性能测试。经纬仪，如图 1-4，测量范围较广、精度高，但只能用于静态测量。孙汉旭等[36]基于电子经纬仪对一般工业机械臂进行了标定，并将测量数据与激光跟踪仪所测量得到的数据进行了对比，结果证明经纬仪用于标定研究的可靠性；Fraczek 等[37]应用经纬仪分别对五自由度及六自由度的机器人成功进行了标定。激光跟踪仪，如图 1-5，虽然价格昂贵，但精度极高、测量范围极大，被广泛应用于机器人的标定研究中。Newman 等[38]、Conte 等[39]、叶声华等[40]、任永杰等[41]、龚星如等[42]分别将激光跟踪仪测量得到的高精度数据应用于机器人标定。双目视觉，如图 1-6，安装方便、精度较高，但成本较高、测量范围相对较小。应再恩等[43]、刘洁等[44-45]分别利用 Vxtrack 实现了测量机器人末端位姿数据并对机器人定位精度（重复精度、绝对精度、轨迹精度）进行了评估，最终完成了标定过程。
成了标定过程。拉线式传感器，如图 1-3，精度及效率较高，但价格昂贵。成世良[34]基于拉线式编码器设计了一套测试系统，并将测量的位置及距离数据与激光跟踪仪所测数据进行对比，虽然测量精度没有达到指标要求，但证明了测量方法的可行性；Messay[35]等利用1DCAL 和 3DCAL 分别对机器人进行了标定及性能测试。经纬仪，如图 1-4，测量范围较广、精度高，但只能用于静态测量。孙汉旭等[36]基于电子经纬仪对一般工业机械臂进行了标定，并将测量数据与激光跟踪仪所测量得到的数据进行了对比，结果证明经纬仪用于标定研究的可靠性；Fraczek 等[37]应用经纬仪分别对五自由度及六自由度的机器人成功进行了标定。激光跟踪仪，如图 1-5，虽然价格昂贵，但精度极高、测量范围极大，被广泛应用于机器人的标定研究中。Newman 等[38]、Conte 等[39]、叶声华等[40]、任永杰等[41]、龚星如等[42]分别将激光跟踪仪测量得到的高精度数据应用于机器人标定。双目视觉，如图 1-6，安装方便、精度较高，但成本较高、测量范围相对较小。应再恩等[43]、刘洁等[44-45]分别利用 Vxtrack 实现了测量机器人末端位姿数据并对机器人定位精度（重复精度、绝对精度、轨迹精度）进行了评估，最终完成了标定过程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于球杆仪的三自由度串联机械臂运动学标定方法研究[J]. 车亚肖,杨新刚,高峰,黄玉美,韩文涛,高恒. 机械强度. 2017(06)
[2]机械臂绝对定位精度标定关键技术综述[J]. 高涵,张明路,张小俊,白丰. 计算机应用研究. 2017(09)
[3]基于视觉跟踪的机器人测量方法与实现[J]. 刘洁,平雪良,齐飞,蒋毅. 应用光学. 2016(05)
[4]6自由度串联机器人D-H模型参数辨识及标定[J]. 张旭,郑泽龙,齐勇. 机器人. 2016(03)
[5]工业机器人运动学参数标定误差不确定度研究[J]. 李睿,曲兴华. 仪器仪表学报. 2014(10)
[6]基于双目视觉动态跟踪的机器人标定[J]. 应再恩,李正洋,平雪良,蒋毅,刘开明. 计算机应用研究. 2014(05)
[7]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[8]一种基于指数积的串联机器人标定方法[J]. 高文斌,王洪光,姜勇. 机器人. 2013(02)
[9]基于空间插值的工业机器人精度补偿方法理论与试验[J]. 周炜,廖文和,田威. 机械工程学报. 2013(03)
[10]工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法[J]. 龚星如,沈建新,田威,廖文和,万世明,刘勇. 南京航空航天大学学报. 2012(S1)
博士论文
[1]提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D]. 王琨.中国科学技术大学 2013
[2]飞机自动化装配工业机器人精度补偿方法与实验研究[D]. 周炜.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]基于VXtrack动态跟踪的机器人测量系统研发[D]. 刘洁.江南大学 2016
[2]基于平面约束的工业机器人误差补偿技术研究[D]. 齐飞.江南大学 2016
[3]工业机器人精度评估与误差补偿研究[D]. 喻敏.南京航空航天大学 2015
[4]基于拉线传感器的工业机器人标定系统设计[D]. 成世良.哈尔滨工业大学 2014
[5]Staubli工业机器人标定算法和实验研究[D]. 丁学亮.浙江理工大学 2014
[6]基于视觉的机器人标定的研究[D]. 卢钰庭.华南理工大学 2013
[7]工业机器人运动学标定及误差分析研究[D]. 夏天.上海交通大学 2009
[8]测量机器人模型误差及标定方法的研究[D]. 王一.天津大学 2006
本文编号：2984925
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2984925.html
