机器人学课程实验报告

机器人课程实验报告

（二）工业机器人的标定

一.实验目的

1.掌握工业机器人的标定原理和算法；

2.学习测量臂的使用方法；

3.学习和使用Matlab等分析与计算软件；

二.实验步骤（按小组进行，分组名单与时间安排和上次实验一样，如时间不便，可与其他同学调换）

1.在各关节转交范围内随机产生10组转角数据，或利用示教器调整机器人位姿并从示教器中读取10组转

角数据；

2.编制标定程序，要求迭代计算出的参数误差的最大绝对值小于10-10；

3.实验任务分配：**（名义矩阵、实际矩阵的计算）、***（实验数据处理、关系矩阵、误差求取、计算主

程序、辅助程序等）

三.实验结果

1.所建立的IRB120型机器人的坐标系说明（配图说明，要遵守DH规则，并列表说明各关节DH参数的

初始值）各个关节DH参数的初始值如下表所示：

对于关节2，b采用的是改进DH参数beta

2.小组利用测量臂测量得到的10组末端位姿数据，以及机器人基础坐标系的测量结果（只写拟合后的结

果）

本组（group2）的测量结果如下表

3.列表说明每次迭代计算的结果（参数误差的最大绝对值小于10-10时停止迭代）

使用数据为2,3,4,5组同学的40组数据

运行方法:

1：新建一个工作空间，加载angle2-angle5设定的thita角，保存在angle变量（40*6）中；

2：加载measure2-measure5的数据，分别执行choose.m文件进行筛选，结果保存在r变量（132*6）中；3：运行sk.m；

4：执行initi.m可以回到开始状态重新进行计算；

4.标定程序代码（要求代码条理清晰，并具有适当的解释与说明）

子程序

% Cali.m 将参数误差dnom加入名义参数矩阵nominal,求取40组设置thita值下的名义矩阵Pt；nominal= nominal+dnom; %将参数误差加入参数矩阵，起始时候误差设置为0

for i=1:40

kk=nominal;

kk(:,4)=kk(:,4)+(angle(i,:)/180*pi)';

T=eye(4);

for p=1:6

b=kk(p,:);

if(p==2) %由于关节2和3z轴平行，因此采用改进

% 的DH参数，此处需要有一个判断，为此用了2个自定义函数

TranTi和TransTi

%*******************注：TranTi和TransTi*********************************************% function B=tranTi(a,beta,alpha,thita)

B= [ cos(beta)*cos(thita) - sin(alpha)*sin(beta)*sin(thita), -cos(alpha)*sin(thita),

sin(beta)*cos(thita) + cos(beta)*sin(alpha)*sin(thita), a*cos(thita);

cos(beta)*sin(thita) + sin(alpha)*sin(beta)*cos(thita), cos(alpha)*cos(thita),

sin(beta)*sin(thita) - cos(beta)*sin(alpha)*cos(thita), a*sin(thita);

-cos(alpha)*sin(beta), sin(alpha),

cos(alpha)*cos(beta), 0;

0, 0, 0, 1];

**********************************************************************************

function A=transTi(a,b,alpha,thita)

%求其次变换矩阵

A=[cos(thita) -cos(alpha)*sin(thita) sin(alpha)*sin(thita) a*cos(thita);

sin(thita) cos(alpha)*cos(thita) -sin(alpha)*cos(thita) a*sin(thita);

0 sin(alpha) cos(alpha) b ;

0 0 0 1 ];

%***********************************************************************************% M=tranTi(b(1),b(2),b(3),b(4));

else

M=transTi(b(1),b(2),b(3),b(4));

end

T=T*M;

end

Pt(:,:,i)=T; %将标称矩阵结果保存在三维矩阵中；

end

clear p M T i b %清除不必要的参数，使工作空间整洁

***************************分割线*****************************************************

***************************************************************************************** %cali1.m 由保存在132*6的r矩阵中的测量臂测量结果求出实际矩阵pr

%%求出实际矩阵

i=1;

%---------------------- 程序说明------------------------------------------------------------------------------

% 测量结果的数据保存在r矩阵中132*6每33行是一组同学测量的

% 在33行其中前30行是末端位姿，后三行是ABB基础坐标系相对于测量臂

% 因此分4组i=1：4进行考虑;

% 最后需要将末端位姿转换到机器人基础坐标系里面去

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

for m=1:4

q=33*m-2;

while i

k=[r(i,4),r(i,5),r(i,6)];

k=k/norm(k);

j=[r(i+1,1)-r(i+2,1),r(i+1,2)-r(i+2,2),r(i+1,3)-r(i+2,3)];

j=j/norm(j);

A(:,1)=cross(j,k);

A(:,2)=j;

A(:,3)=k;

A(:,4)=[r(i+1,1),r(i+1,2),r(i+1,3)];

A=[A;0 0 0 1];

pr(:,:,(i+2)/3)=A;