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[学位]

基于距离误差模型的工业机器人运动学参数视觉标定研究

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Author:

符桂铭 (符桂铭.)

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学位论文库

Abstract:

机器人运动学参数标定技术是保证和优化机器人末端运动精度的必要手段。基于距离误差模型的标定技术建立了距离误差与机器人运动学参数误差间的模型关系,标定过程避免了坐标系的转换误差,能显著提高标定精度。视觉测量技术具有精度高、非接触性、实时性强等特点,与传统的机器人末端测量手段相比,具有成本低,操作简易等优势。本文将研究一种将距离误差模型与视觉测量技术相结合的机器人标定方法,用于提高工业机器人特定工作空间的精度,具体采用双目视觉系统,相机外置于机器人的方式进行测量,并基于距离误差模型进行机器人参数的标定,对主要工作在特定工作空间的机器人运动精度的提升具有一定的工程意义。具体内容有:
采用DH模型对机器人本体进行了机器人运动学建模,对DH模型的奇异性进行了改进,得到MDH模型。分析了机器人的微分运动,建立起了机器人末端定位误差与机器人运动学参数误差间的关系。对基于距离误差模型的标定方法进行了原理分析,建立起了机器人运动学参数误差与机器人的距离误差间的关系,并确立了相应的标定方程以及特定参数的标定方法,明确了测量的主要方向。研究了双目视觉系统的实现原理,具体包括硬件选型,摄像机的标定,目标点空间坐标计算,并设计了相应的观察目标板,提出了目标板上圆点的快速识别检测算法。确立了视觉测量与机器人标定技术的结合方式,即eye off hand形式。基于该方案,设计机器人在特定平面内的运动路径,并实现视觉测量软件与数据处理软件,完成机器人视觉标定方法的整体方案设计。
进行了机器人的视觉标定方法实验。包括对机器人末端目标板圆点的识别进行了实验,结果显示算法具有一定准确性和鲁棒性;采集实验数据,通过数据处理软件得到特定参数的标定结果,利用标定结果进行运动学参数补偿,分别利用双目视觉系统和激光干涉仪测量标定前后的距离误差,结果显示特定标定工作空间内的距离误差都有所改善,在标定轨迹上,绝对距离误差的平均值从0.2799mm减少为0.1044mm,非标定轨迹的误差降幅最高达到50%以上。证实了该方法的正确性和可行性。

Keyword:

工业机器人 距离误差 双目视觉 运动学参数标定

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学机械工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 梅雪松

Year: 2017

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 14

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