示教機(jī)械臂運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定綜述

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1、示教機(jī)械臂運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定綜述 張幼財 1，汪建曉 1* ，秦 磊2 【摘 要】摘要：主要從示教機(jī)械臂的運動學(xué)模型、位姿測量、參數(shù)辨識及誤差補償 4個方面對機(jī)械 臂運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定方法進(jìn)行了分析總結(jié)。詳細(xì)介紹了示教機(jī)械臂運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定流程中 4個方面的 特點、存在的問題以及研究現(xiàn)狀，同時對示教機(jī)械臂運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定的具體應(yīng)用以及發(fā)展趨勢進(jìn)行 了簡要論述。 【期刊名稱】佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版） 【年（ 卷）, 期】 2018（036）003 【總頁數(shù)】5 【關(guān)鍵詞】機(jī)械臂標(biāo)定；運動學(xué)建模；位姿測量；參數(shù)辨識；誤差補償 目前機(jī)器人的示教主要有以下幾種形式：離線示教、虛擬示教及直接

2、示教。離線示教不能簡單直接 實現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)要求，對操作人員要求較高；虛擬示教不僅需要構(gòu)建復(fù)雜的機(jī)器人作業(yè)虛擬環(huán)境 ，而且操作繁瑣，硬件成本較高；直接示教操作簡單、效率高、成本低，在對機(jī)器人運動軌跡精度 要求不高的復(fù)雜零件噴涂作業(yè)中，有利于發(fā)揮熟練操作工人的經(jīng)驗。直接示教也就是常見的手把手 直接示教，即操作人員拖動機(jī)器人末端或安裝在機(jī)器人末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對工件進(jìn)行模擬加工，將 運動軌跡信息存儲在機(jī)器人的控制器中。為了充分發(fā)揮手把手直接示教的優(yōu)點，禹鑫燚等［ 1］提 出了一種無動力關(guān)節(jié)臂式示教機(jī)械臂，應(yīng)用于對六自由度通用關(guān)節(jié)機(jī)器人示教操作，從而縮短示教 周期。 示教機(jī)械臂與六自由度通用關(guān)節(jié)工業(yè)

3、機(jī)器人具有相同的自由度、結(jié)構(gòu)尺寸和工作空間，雖然其重復(fù) 定位精度很高，可達(dá)0.01 mm，但其絕對定位精度很差，未進(jìn)行標(biāo)定前其精度誤差會達(dá)到幾個毫米 ［ 2］。由于機(jī)械加工誤差、軸關(guān)節(jié)磨損、裝配誤差、載荷變化和環(huán)境等因素的作用，示教機(jī)械臂 的名義結(jié)構(gòu)參數(shù)與實際的結(jié)構(gòu)參數(shù)不一致，使得示教機(jī)械臂的運動學(xué)模型有偏差，從而影響示教機(jī) 械臂的示教精度與機(jī)器人再現(xiàn)效果。提高示教機(jī)械臂示教精度主要有兩種途徑［ 3］： 1 ）提高桿件 的加工精度與裝配精度； 2）采用運動學(xué)標(biāo)定辨識示教機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)。提高精度對加工及裝配 要求較高，從而生產(chǎn)成本較高，在實際應(yīng)用中較少采用這種方法。運動學(xué)標(biāo)定則只需加工出合適精 度的零部件，然后通過運動學(xué)標(biāo)定辨識其實際的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并修正參數(shù)以提高精度，該方法操作簡 單、易于實現(xiàn)，在實際應(yīng)用中較常采用。本文從這幾個運動建模、位姿測量、參數(shù)辨識及誤差補償 標(biāo)定流程的步驟進(jìn)行分析總結(jié)。 1 運動學(xué)建模 運動學(xué)建模主要是建立機(jī)器人準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)參數(shù)模型。在以往的研究工作中，國內(nèi)外學(xué)者多采用標(biāo)準(zhǔn) 的DH莫型法來建立其運動學(xué)模型，但采用該方法建立的運動學(xué)模型在鄰近兩條軸線平行時或近似平