DH參數(shù)校準(zhǔn)模塊

(Denavit-HartenbergModeling&Calibration)

(上接）

c）.   DH模型補償?shù)幕驹?/p>

在軟件中模擬機器人控制器中的DH模型后部竟，接下來選取一系列位姿進行校準(zhǔn)測量，如果想要獲得機器人全范圍內(nèi)精度優(yōu)化排卷，那么這些校準(zhǔn)位姿的各關(guān)節(jié)角需要盡量在行程范圍內(nèi)均勻分布庵无，各關(guān)節(jié)角之間盡量多任意組合；如果只關(guān)心機器人在特定工作區(qū)域內(nèi)的精度優(yōu)化径肖，可以將校準(zhǔn)位姿選取在常用工作區(qū)域內(nèi)基差。在這一系列校準(zhǔn)位姿下，機器人的理論末端位置可以由理論模型根據(jù)關(guān)節(jié)角正解求出威球，再用激光跟蹤儀或其它測量儀器測量機器人末端實到位姿宅蜒，理論和實測兩組數(shù)據(jù)之間對照得到的偏差作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)（通常是選取所有位姿下的空間距離誤差的均方和為目標(biāo)函數(shù)），聯(lián)立方程組蜓浦，對DH參數(shù)模型中的全部或部分變量進行優(yōu)化求解捍农。測量數(shù)據(jù)可以是一維數(shù)據(jù)（如Dynalog系統(tǒng)采用的一維線軸測長的硬件），三維數(shù)據(jù)（激光跟蹤儀球靶或者活動靶標(biāo)）绳拧，也可以是六維數(shù)據(jù)（包含位置和姿態(tài)角的六自由度傳感器）壹店。測量數(shù)據(jù)的維數(shù)越多，方程的個數(shù)意味著輸入條件越多芝加，越有利于解算出有效的信息硅卢。例如，在同一位姿下藏杖，采用API智能靶標(biāo)STS得到六維測量數(shù)據(jù)将塑，可以比較好的區(qū)分來源于J1-J3的位置誤差和來源于J4-J5的姿態(tài)誤差。同時蝌麸，為了保證校準(zhǔn)姿態(tài)的多樣性点寥，使用主動靶標(biāo)或智能靶標(biāo)的測量系統(tǒng)會大大優(yōu)于使用標(biāo)準(zhǔn)球靶的測量系統(tǒng)，后者姿態(tài)會受限于靶球的入射角（雖然理論上在校準(zhǔn)過程中可以轉(zhuǎn)動球靶来吩，但是在追求效率的流水線校準(zhǔn)操作中這樣做是不現(xiàn)實的）敢辩。   

二、影響機器人位姿準(zhǔn)確度的主要因素：

a）.    關(guān)節(jié)角的旋轉(zhuǎn)分度誤差

機器人通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)角來到達(dá)指定位置弟疆，所以旋轉(zhuǎn)角度的準(zhǔn)確度最為重要戚长。導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)誤差的因素又可以細(xì)化為減速比（傳動比）誤差、傳動系統(tǒng)反向間隙怠苔、重力變形等同廉。

減速機是工業(yè)機器人的一個重要機械部件，他的作用是將伺服馬達(dá)的高速運動寇羔，精確轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)的低速運動宾哼，并放大驅(qū)動扭矩，類似汽車變速箱甫页，一般說的減速比是指伺服電機碼值和關(guān)節(jié)實際轉(zhuǎn)角之間的比值压荠，由于減速機機械制造和裝配中存在誤差淫韧，每臺減速機的減速比值都會與設(shè)計值有一定出入（主要是齒輪加工和裝配誤差導(dǎo)致嚙合節(jié)圓半徑的變化），這將導(dǎo)致機器人關(guān)節(jié)角的執(zhí)行精度變差韩宦，根據(jù)經(jīng)驗嘿帆，通常關(guān)節(jié)角執(zhí)行相對誤差可在0.01%~0.1%。雖然看起來很小计胶，但是如果發(fā)生在連桿長度較大的J1-J3關(guān)節(jié)泞氯，足以導(dǎo)致毫米級的位置偏差，在第四到第六關(guān)節(jié)上陕射，則主要影響末端姿態(tài)角的準(zhǔn)確度薄塘。目前市面上的其它機器人補償軟件大多將減速比和其它DH參數(shù)一并用同一組測量數(shù)據(jù)進行混合求解，在減速比誤差本身較小時棺克，這樣做問題不大悠垛，但如果減速比本身偏離較大，實際求解效果會很差娜谊。其一是因為确买，某一關(guān)節(jié)上減速比和θ零位參數(shù)相當(dāng)于一個線性補償方程的斜率和截距，要想獲得理想的補償效果纱皆，對單個關(guān)節(jié)來說湾趾，用于計算求解的數(shù)據(jù)必須在其整個行程內(nèi)均勻分布，在有限數(shù)量的校準(zhǔn)位姿中往往無法做到這一點派草；其二是算法無法區(qū)分來源于減速比和其它連桿參數(shù)的誤差搀缠，表現(xiàn)為，即使本組數(shù)據(jù)求解效果看似很好澳眷，但如果更換一組位姿去驗證胡嘿，結(jié)果仍不理想。API RMS系統(tǒng)推薦采用專門的校準(zhǔn)測量來標(biāo)定減速比誤差钳踊，在減速比標(biāo)定完成后用戶可以選擇立即更新控制器內(nèi)部參數(shù)，也可以選擇將減速比補償離線應(yīng)用到DH參數(shù)校準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)上勿侯。

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