基于LM算法的机器人运动学标定-轻工机械.PDFVIP

第３５卷 第４期 轻工机械 Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４ 　 ２０１７年８月 　 ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ 　 Ａｕｇ．２０１７ 　 　［研究 ·设计］ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５２８９５．２０１７．０４．００１ 基于ＬＭ算法的机器人运动学标定  皇甫亚波，杭鲁滨 ，程武山，余　亮，李文涛，杨国彬，沈铖玮 （上海工程技术大学机械工程学院，上海　２０１６２０） 摘　要：机器人参数估计与误差补偿的标定方法是提高机器人末端位置定位精度的重要手段。课题组建立ＵＲ３机器人 ＤＨ参数运动学模型，基于机器人末端工作空间的出现频率概率分布确定机器人测量空间域；以激光跟踪仪测量空间域 内的机器人末端位置，构造出机器人末端位置误差与几何参数集间最小二乘方程目标函数，利用自适应步长的ＬＭ （ＬｅｖｅｎｂｅｒｇＭａｒｑｕａｒｄｔ）算法对其进行迭代求解，进行参数估计得到几何参数标定值，以此修正机器人系统理论运动学模 型结构参数集。最后对标定结果进行验证和分析，结果显示标定后最大误差降低了４７．４８％，平均误差降低了３７．９８％， 均方根误差降低了４０．４０％，证明了该标定方法的有效性和可靠性。 关　键　词：串联机器人；运动学标定；ＬＭ算法；ＤＨ参数运动学模型；激光跟踪仪 中图分类号：ＴＰ２４２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５２８９５（２０１７）０４０００１０７ ＫｉｎｅｍａｔｉｃＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒＲｏｂｏｔＢａｓｅｄｏｎＬＭＡｌｇｏｒｉｔｈｍ  ＨＵＡＮＧＦＵＹａｂｏ，ＨＡＮＧＬｕｂｉｎ，ＣＨＥＮＧＷｕｓｈａｎ，ＹＵＬｉａｎｇ， ＬＩＷｅｎｔａｏ，ＹＡＮＧＧｕｏｂｉｎ，ＳＨＥＮＣｈｅｎｇｗｅｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｏｂｏｔｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｎｄｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｎｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｒｏｂｏｔｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒｓ．ＤｅｎａｖｉｔＨａｒｔｅｒｉｂｅｒｇｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＵＲ３ｒｏｂｏｔｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｇｒｏｕｐ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｐａｃｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆｒｏｂｏｔ ｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒｓｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｐａｃｅｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｌａｓｅｒｔｒａｃｋｅｒ．Ｔｈｅｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｗｈｉｃｈｗｅｒｅｍａｄｅｂｙｕｓｉｎｇａｄａｐｔｉｖｅｓｔｅｐｓｉｚｅＬＭ（ＬｅｖｅｎｂｅｒｇＭａｒｑｕａｒｄｔ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｒｒｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄ ｉｎｔｈｅｅｎｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍ