基于遗传算法的串联机械臂运动学参数标定_王琨

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c a li b r a t ed

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a r am e t er s i n t he c o nt r o l sy s t em ca n eff ec t i ve ly i m p r o ve t he p o s i t io n i ng

无锡
2 1
4
1
2 2

骆 敏 舟 曹 毅 李

可 张 秋 菊

江 南大 学 机 械 工 程 学 院

无锡
2 1
4
1
2 2

中 国 科 学 院 先 进 制 造 技 术 研究 所
常州
2 1
3
1
6 4

对 机 械臂 的 连 杆 参 数 进 行 标 定 可 以 有 效 减 小 由 运 动 学 参 数 不 准 确 引 起 的 机 械 臂 定 位 基 遗 法 方 学 立 误 差 文 章提 出 于 传算 的 机 数 法 机 运 种 械臂 关 节 参 标 定 首 先建 械臂 动 模 型 和 误 差 模 型 得 到 关 节 变 量 误 差 的 表 达 式 通 过 ND 三 维 动 态 位 移 测 量 系 统 检 测 机 械 臂

a c cu r a c

o f t h e r o b o t
K e y wo r ds S e r
c al i b r a t io

al m an i pu la t o r s ki ne m a ti c s m o d e l g en et i c a l g o r it h m s pa r a m e t er



种基

于 遗 传 算 法 的 关 节参 数 标 定 方法 详 细 介 绍 了 机 械 臂 参 数 的 标 定 原 理 遗 传 算 法 的 应 用 以

及 三 维动 态 位 移测 量系 统 实 现六
自 由
度 机 械 臂 的 关 节 旋 转 角 度 位 姿 数据 的 采 集 的 算 法 并

8 0
% 的
定位 误差

几 何 误 差 引 起 叫 实 际 工 程 中 机 械 加 工 精 度 装 配误 差
, ,


传 动 误 差 磨 损 环 境 影 响 等 都 会 影 响 机 器 人 各 连 杆 的 几 何 参 数 的 精 度 从 而 导 致机 械 臂 的

绝 对 定 位 精 度 普遍 较 低

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Ma n ufa c t ur

Baidu Nhomakorabea ,
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L U O M in z ho u CA O Yi L I ke ZH AN G Q uj u


国家

然 科学 基 金


5 0 9

0 5
1
1 7 6


中 央 高 校 基 本科研 业 务 费 专 项 资 金

J X JS
HP 1
它 是 通 过辨 识 出 机 械臂 各 连杆 的 真 实 的 几何 参数 来 完 成 的
, , ,
本文 采用 D H

方 法建 立 机 械 臂

的 运 动 学 模 型 因 此 需 要 对机 械 臂 各 连 杆 扭 角 连 杆 长 度 偏 置 及 初 始 角 度 等 参 数 进 行 标 定
WAN G Ku n

Ji an gs u K e y L ab or at or y o f A d va nc e dFo o d M an ufa c t u ri ng Eq u ip m e n t a n d Te ch n o l o gy Ji an gn an Un i v er si ty Wuxi 2
h e N D I 3 D d y n am i c d is p la c em e nt me as ur e m en t s ys t em an d r ec or ded fo r t he fo l



ow in g e xp e r i me nt s M o r e o ver

T he k


i r s tl b ui lt a nd ne ma t i cs m o d e l and t h e er r o r m o d el o f t h e m a ni p ul a t o r ar ef y

h e e xp r es s i o n o f er r o r s o f
摘要






末端 执 行 器 的 真 实 位 姿 以 及 各 个 关 节 实 际 旋转 角 度 作 为 样 本 构 建 遗 传 算 法 的 适 应 度 函 数 采 用 遗 传 算法 计 算 出 各 关 节 变 量 的 误 差 最 后 将 该 误 差 用 于 补 偿 六 自 由 度 串 联 机 械 臂 真 实 的 连杆 参 数 多 组 实验 数 据 证 明 应 用 标 定 后 的 连 杆 参 数 完 成 机 械 臂 的 定 位 控 制 可 以 有 效 提 高 机械 臂 的 绝 对 定 位 精 度








1


数 学


J Sy s
3 5

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1


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1
9
基 于 遗传 算 法 的 串 联 机械臂

运 动学 参 数标 定
王 琨

江 南 大学 机 械工 程 学 院 江 苏 省 食 品先 进制 造 装 备 技 术 重 点 实 验 室
. ,





关键 词
MR
串 联 机 械臂

运动 学 模 型 遗 传 算 法 参 数 标 定
, ,


2 0 0 0

主题分 类号
9 3
0 C4
K I N E MAT I C PAR A M ETE R C A L I B RAT I O N O F A S E R I A L MAN I P U L A T O RB A S E D ON G E N ET I C A L G O R I TH M
ec h n o l og y ng T

Hefe

In s ti t u t e s of Ph ys i ca l Sc i e n c e Ch i n e s e A ca d em y of S c i e nc e s


Cha ngz h o u 2
为 了 提 高 串 联机 械 臂末端 执行 器 的 定 位 精度
3

_


种 有 效方 法 是 对 机 器人 上 采


连 杆结 构 的 参 数 进 行 精 确 辨 识 即 参 数 标 定

6



Ne w man
等在
M o t o manP 8
用 圆 心 分 析 技 术 实 现 运 动 学 参 数 的 标 定 避 免 了 搜 索 算 法 的 收 敛 性 问 题 A G a u
, ,

实 验 验 证 了 该 方 法 计算 出 的 关节 参 数补偿 值 可 以 显著 提高 机械 臂 的 定 位 精 度
2
机械臂 标定原理
标 定的

标 是 建 立 机 械 臂 在 笛 卡 尔 空 间 的末端 位 姿 与 各 关节 变 量 之 间 精 确 的 函 数 关 系



co m

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at e t h e val u es o f t he d es i gn e d p ar a m et e r s o f t h e 6

D OF s e r


al m a ni pu l a to r


a n d num er i c al e x pe r i m ent a l r es ul t s de m on s tr a te t ha t t he m e t h o d o f
1
3 1 6 4

Ab s t r ac t Th e par am e
p os


er id e nti f i c a t i o n te ch n i

que s a re efe ct iv efo r de cr e asi n g t h e

t i
o nand o r i e nt a t io n e rr o r s o f t h e en d efect o r w hi c h a r ei n du c e d by th e i na c

aram e t e r s o f t h em an i ul a t o r c ur a te ki ne m a t i c s p p
1
4 5 6


江苏 省 食 品 先 进 制 造 装
备 技 术 重点 实 验 室 开 放 收稿 日 期 2 0 1 4 0 5

FM

2 0
4

0 5

资 助 课题




0 7
收 到 修改 稿


2 0 1 4

0 6

2 4

编委 康宇


2 0






学 3 5 卷
1
期 王 琨 等 基 于 遗 传 算 法 的 串 联 机 械 臂 运 动 学 参 数 标 定 2

t ,
he f it n es s f u n c t io no f



he


en et i c a l g o r i th m s i s bu i lt

an d t he e r r or s o f th e j o i nt p a r am et er s a r e e s t i ma t e d Fi n al l y t he er r or s a r e u s ed t o

o i nt pa r a m e t er s i s o b t a i ne d


T h en a ct ua


po s it i o ns an d
f he man i pul a t o r a s w el l as t h e j o i nt r o t at i o n ang l es ar em e as ur ed b y po s t ur es o t t
, , ,






机 器 人 的 绝 对 定 位 误 差 主要
确造成 的 其 中
. ,
外部 环 境 及 机 器 人 的

内 部 机 构误
差造 成 其 中外 部 环 境

是 指 机 器 人 周 围 设 备 的 振 动 及 环 境 的 温 度 影 响 内 部机 构 误 差 是 由 机器 人 的 几 何 参 数 不 准

er
等根 据
机 械 臂扭矩 参 数 实现 运 动 学 参数运 动 识 别

8


孙 磊等 应 用 激 光发 射仪 和 几何 分析 法 实 现 多
机 器 人 协 作 系 统快 速 标 定


9


于 遗 传 算法 具 备 高 效 的 并 行 搜 索 功 能


操作 简 便 容 错性 强 等 优 点 本 文 提 出
r a me t e r s id e n t if i ca t i on m e t h o d o f t he m a n i
Th
is
pa p er pr e s e nt s a j o i nt p a

l b a s e d o n t h e i a l o r i th ms g e ne t c p u at or g
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