基于单目视觉的高速并联机器人运动学标定方法研究
发布时间：2021-05-10 20:58
本文密切结合国内工业自动化生产线上对轻小物料执行精准抓放操作的应用需求,针对一种主动关节由外转动副驱动、从动关节包含平行四边形结构的经典Delta高速并联机器人,研究基于单目视觉实现运动学标定的有关理论及方法,旨在指导该类机器人实现现场快速运动学标定。主要研究内容如下:几何误差建模。基于封闭矢量法和一阶摄动法,提出一种在高速并联机器人中基本通用的误差建模方法。通过该方法建立单支链全参数几何误差模型的显式形式,并根据机构原理及特点,有效分离出影响动平台末端可控和不可控位姿误差的几何参数误差源,从而构造可补偿误差源的简化模型,进一步通过位置正解分析各项误差源对末端位置误差的影响系数,为后续研究提供了理论基础。误差测量方法。通过分析机构特点及对比多种视觉测量方法,设计出一种检测Delta机器人末端位置的视觉测量系统。制定出能保证较高测量精度的视觉测量方案,然后提出一种基于张正友标定法测量并联机器人末端位置的解决方法,该方法标定效率高、标定精度高、灵活性高、成本低,并进一步分析和检测视觉定位精度,为后续运动学标定方法的研究提供测量精度保障。误差参数辨识。根据距离误差不变性及计入随机误差的影响,...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 几何误差建模
1.2.2 误差测量
1.2.3 参数辨识
1.2.4 误差补偿
1.3 本文主要研究内容
第二章 Delta机器人的几何误差建模
2.1 引言
2.2 机构的几何误差建模
2.2.1 系统简介
2.2.2 模型坐标系的建立
2.2.3 全参数几何误差映射模型
2.3 动平台位姿误差的补偿性分析
2.4 简化几何误差模型
2.5 几何误差源的灵敏度分析
2.6 小结
第三章 视觉测量系统的设计
3.1 引言
3.2 基于单目视觉的并联机器人末端位姿测量方案
3.3 单目视觉测量方法
3.3.1 摄像机成像模型
3.3.2 张正友的平面模板标定法
3.3.3 基于单目视觉的机器人末端位置测量
3.4 视觉定位精度检测
3.4.1 视觉测量系统定位精度分析
3.4.2 视觉测量系统定位精度实验
3.5 小结
第四章 误差参数辨识与补偿方法及计算机仿真分析
4.1 引言
4.2 基于测量距离误差的参数辨识模型
4.3 基于单目视觉的距离测量法
4.4 测点位形优选算法
4.5 几何误差参数辨识算法
4.5.1 普通最小二乘法
4.5.2 截断奇异值分解法
4.5.3 主元回归算法
4.5.4 自适应岭回归算法
4.6 几何误差补偿方法的设计
4.7 运动学标定的计算机仿真分析
4.7.1 辨识零点误差的计算机仿真
4.7.2 辨识24 项几何误差的计算机仿真
4.7.3 误差补偿效果的计算机仿真
4.8 小结
第五章 运动学标定的验证实验
5.1 引言
5.2 实验平台的搭建
5.3 标定前的位置精度实验
5.4 运动学标定实验
5.4.1 粗标定
5.4.2 精标定
5.5 标定后的位置精度实验
5.6 小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
附录A Delta机器人的位置正、逆解模型
A.1 简化模型
A.2 不含误差的位置逆解的简化模型
A.3 含误差位置正解的简化模型
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用岭估计克服最小二乘姿态法中的病态性[J]. 张方照,柴艳菊,柴华,丁磊香. 导航定位学报. 2015(03)
[2]基于L曲线法的抗差岭估计模型[J]. 陈帅,詹本勇. 全球定位系统. 2014(05)
[3]高速搬运机器人产业应用及发展[J]. 刘凤臣,姚赟峰,刘黎明,金杰锋,林纪良,郭湖兵. 轻工机械. 2012(02)
[4]一个特殊3自由度并联机构的精度分析及标定[J]. 刘大炜,王立平,关立文. 机械工程学报. 2010(09)
[5]可重构混联机械手——Tricept的自标定方法[J]. 洪振宇. 航空学报. 2009(04)
[6]基于实时误差补偿的机器人系统研究[J]. 晏祖根,孙立宁,詹华群. 中国机械工程. 2007(11)
[7]机器人连杆参数的视觉标定[J]. 张建忠. 制造业自动化. 2004(11)
[8]基于神经网络的并联机床结构精度的研究[J]. 魏永庚,王知行. 计算机集成制造系统-CIMS. 2003(09)
[9]机器人位姿误差建模方法综述[J]. 阎华,刘桂雄,郑时雄. 机床与液压. 2000(01)
[10]抗差主成分估计及应用[J]. 隋立芬,张超. 解放军测绘学院学报. 1996(03)
博士论文
[1]高速并联抓放机器人的精度设计与运动学标定方法研究[D]. 白普俊.天津大学 2017
[2]Delta高速并联机器人视觉控制技术及视觉标定技术研究[D]. 张文昌.天津大学 2012
[3]基于视觉的并联机器人位姿检测方法研究[D]. 张淑平.东华大学 2010
[4]少自由度机器人机构一体化建模理论、方法及工程应用[D]. 刘海涛.天津大学 2010
硕士论文
[1]工业机器人重复定位精度与不确定度研究[D]. 邓永刚.天津大学 2014
本文编号：3180050
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 几何误差建模
1.2.2 误差测量
1.2.3 参数辨识
1.2.4 误差补偿
1.3 本文主要研究内容
第二章 Delta机器人的几何误差建模
2.1 引言
2.2 机构的几何误差建模
2.2.1 系统简介
2.2.2 模型坐标系的建立
2.2.3 全参数几何误差映射模型
2.3 动平台位姿误差的补偿性分析
2.4 简化几何误差模型
2.5 几何误差源的灵敏度分析
2.6 小结
第三章 视觉测量系统的设计
3.1 引言
3.2 基于单目视觉的并联机器人末端位姿测量方案
3.3 单目视觉测量方法
3.3.1 摄像机成像模型
3.3.2 张正友的平面模板标定法
3.3.3 基于单目视觉的机器人末端位置测量
3.4 视觉定位精度检测
3.4.1 视觉测量系统定位精度分析
3.4.2 视觉测量系统定位精度实验
3.5 小结
第四章 误差参数辨识与补偿方法及计算机仿真分析
4.1 引言
4.2 基于测量距离误差的参数辨识模型
4.3 基于单目视觉的距离测量法
4.4 测点位形优选算法
4.5 几何误差参数辨识算法
4.5.1 普通最小二乘法
4.5.2 截断奇异值分解法
4.5.3 主元回归算法
4.5.4 自适应岭回归算法
4.6 几何误差补偿方法的设计
4.7 运动学标定的计算机仿真分析
4.7.1 辨识零点误差的计算机仿真
4.7.2 辨识24 项几何误差的计算机仿真
4.7.3 误差补偿效果的计算机仿真
4.8 小结
第五章 运动学标定的验证实验
5.1 引言
5.2 实验平台的搭建
5.3 标定前的位置精度实验
5.4 运动学标定实验
5.4.1 粗标定
5.4.2 精标定
5.5 标定后的位置精度实验
5.6 小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
附录A Delta机器人的位置正、逆解模型
A.1 简化模型
A.2 不含误差的位置逆解的简化模型
A.3 含误差位置正解的简化模型
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用岭估计克服最小二乘姿态法中的病态性[J]. 张方照,柴艳菊,柴华,丁磊香. 导航定位学报. 2015(03)
[2]基于L曲线法的抗差岭估计模型[J]. 陈帅,詹本勇. 全球定位系统. 2014(05)
[3]高速搬运机器人产业应用及发展[J]. 刘凤臣,姚赟峰,刘黎明,金杰锋,林纪良,郭湖兵. 轻工机械. 2012(02)
[4]一个特殊3自由度并联机构的精度分析及标定[J]. 刘大炜,王立平,关立文. 机械工程学报. 2010(09)
[5]可重构混联机械手——Tricept的自标定方法[J]. 洪振宇. 航空学报. 2009(04)
[6]基于实时误差补偿的机器人系统研究[J]. 晏祖根,孙立宁,詹华群. 中国机械工程. 2007(11)
[7]机器人连杆参数的视觉标定[J]. 张建忠. 制造业自动化. 2004(11)
[8]基于神经网络的并联机床结构精度的研究[J]. 魏永庚,王知行. 计算机集成制造系统-CIMS. 2003(09)
[9]机器人位姿误差建模方法综述[J]. 阎华,刘桂雄,郑时雄. 机床与液压. 2000(01)
[10]抗差主成分估计及应用[J]. 隋立芬,张超. 解放军测绘学院学报. 1996(03)
博士论文
[1]高速并联抓放机器人的精度设计与运动学标定方法研究[D]. 白普俊.天津大学 2017
[2]Delta高速并联机器人视觉控制技术及视觉标定技术研究[D]. 张文昌.天津大学 2012
[3]基于视觉的并联机器人位姿检测方法研究[D]. 张淑平.东华大学 2010
[4]少自由度机器人机构一体化建模理论、方法及工程应用[D]. 刘海涛.天津大学 2010
硕士论文
[1]工业机器人重复定位精度与不确定度研究[D]. 邓永刚.天津大学 2014
本文编号：3180050
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