基于旋量理论和代数消元6R机器人逆解算法 被引量：11

1

作者 赵荣波 施智平 +3 位作者 关永 邵振洲 王国辉 吴立峰 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第12期114-117,121,共5页

为了解决6自由度后3关节轴线相交于一点的串联机器人逆运动学问题,采用指数积(POE)方法建立运动学模型,并采用几何、代数方法和Paden-Kahan子问题进行逆运动学求解。几何方法获得前3关节运动轨迹的交点,将求解转换成已知的Paden-Kahan... 为了解决6自由度后3关节轴线相交于一点的串联机器人逆运动学问题,采用指数积(POE)方法建立运动学模型,并采用几何、代数方法和Paden-Kahan子问题进行逆运动学求解。几何方法获得前3关节运动轨迹的交点,将求解转换成已知的Paden-Kahan子问题,使几何意义更加清晰、直观,且大大简化了计算。采用代数消元法MATLAB求解第4,5关节,减少了人工计算,有效避免了由复杂计算产生的错误。最终,得到了1组封闭的逆运动学的解。通过实验计算出逆解最大位姿误差为10-12数量级,证明了提出的算法具有很高的精度,验证了算法的正确性。 展开更多

关键词 旋量理论 指数积 Paden—Kahan子问题 逆运动学

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下肢康复训练机器人协作控制与S型规划算法研究 被引量：7

2

作者 龚兰芳 曹成涛 许伦辉 《中国工程机械学报》 北大核心 2019年第6期482-487,共6页

针对下肢康复训练机器人协作控制与S型规划算法展开研究,寻找能够降低机器人驱动器控制过程中冗余振动的方法.首先利用指数积(POE)法建立了各关节连杆的相对转换关系;然后针对下肢康复机器人的特点,应用拉格朗日法求解机器人动力学问题... 针对下肢康复训练机器人协作控制与S型规划算法展开研究,寻找能够降低机器人驱动器控制过程中冗余振动的方法.首先利用指数积(POE)法建立了各关节连杆的相对转换关系;然后针对下肢康复机器人的特点,应用拉格朗日法求解机器人动力学问题,针对模型参数采用辨识方法实现了动力学参数获取,进而实现了下肢康复训练机器人协作控制;最后提出一种S型轨迹插补规划方法,根据定义的限制条件值给出了所有可能的轨迹形状,并且保证没有机械谐振激励.实验结果表明:协作控制与S规划算法对机器人操作性能有很大的提升,同时对于机器人的精确运动控制有着重要的意义. 展开更多

关键词 下肢康复机器人 协作控制 S型规划 指数积(poe)

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一种基于指数积公式的空间机械臂自标定方法 被引量：5

3

作者 王业聪 危清清 +1 位作者 胡成威 丁希仑 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2336-2342,共7页

为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积(POE)公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节... 为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积(POE)公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节旋量理论值和实际值之间的伴随变换关系建立了空间机械臂实际运动学模型,对运动学模型取微分建立了线性化的运动学误差模型,给出了基于最小二乘法的运动学标定模型。进行了7自由度空间机械臂运动学自标定仿真,仿真结果表明运动学标定过程能快速收敛到稳定值,标定后空间机械臂末端位姿精度有明显提高。 展开更多

关键词 空间机械臂 标定 指数积(poe) 伴随变换 空间相机 标定板

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一种基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法 被引量：3

4

作者 石怀涛 张执锦 +1 位作者 祁若龙 冯大阔 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期354-361,共8页

目的提出一种基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法,解决现有机器人运动学标定模型中存在的奇异性、参数冗余现象,以及传统标定方法中测量系统难以实现在线自动标定的难题。方法基于指数积(POE)公式建立正向运动学模型,对... 目的提出一种基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法,解决现有机器人运动学标定模型中存在的奇异性、参数冗余现象,以及传统标定方法中测量系统难以实现在线自动标定的难题。方法基于指数积(POE)公式建立正向运动学模型,对运动学方程取微分建立线性化的运动学误差模型,并通过最小化处理消除冗余参数,获得运动学标定方程;通过安装在机器人末端的双目相机和棋盘式标定板建立基于视觉测量的标定系统,无需外部设备即可对机器人末端位姿的实际值进行自动测量,采用最小二乘法对标定方程进行参数辨识。结果对MOTOMAN-MH80机器人进行运动学标定仿真,结果表明:该方法有效避免了传统模型迭代过程中归一化、正交化的操作,在参数迭代过程中运动学参数能快速收敛到稳定值,且在机器人运动学标定补偿前后,机器人的末端位置和姿态误差都明显降低。结论采用笔者提出的基于POE公式的最小模型与视觉测量的机器人标定方法,能够有效提高机器人的绝对定位精度,且实现了机器人的在线自动标定,提升了标定方法的自动化程度。 展开更多

关键词 指数积(poe) 最小化 自动标定 视觉测量 参数辨识

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工业机器人重载下关节变形补偿 被引量：3

5

作者 毛晨涛 张翔 +1 位作者 祖洪飞 陈章位 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期697-703,共7页

传统校准方法只能辨识空载工况下机器人杆件及关节误差,当机器人在大负载工况下由于变形会导致末端精度显著下降。提出了大负载机器人在重载条件下关节变形的模型,通过激光跟踪仪测量辨识机器人关节刚度系数,并优化控制律设计。该方法... 传统校准方法只能辨识空载工况下机器人杆件及关节误差,当机器人在大负载工况下由于变形会导致末端精度显著下降。提出了大负载机器人在重载条件下关节变形的模型,通过激光跟踪仪测量辨识机器人关节刚度系数,并优化控制律设计。该方法基于指数积(POE)模型和微分误差模型,在空载工况下计算出结构参数,零位误差,将补偿结果写回机器人控制器;在满载条件下基于之前的坐标准直,辨识机器人关节刚度系数,完成校准过程。本算法在新松、埃斯顿等多家机器人公司的产品上进行了验证。结果表明:该校准方法能够使大负载机器人在重载工况下的绝对定位精度与空载工况下接近。 展开更多

关键词 工业机器人 刚度辨识 关节变形 重载 指数积

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9自由度混联微创外科机器人的正反解 被引量：1

6

作者 张帆 刘达 王田苗 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期446-451,共6页

针对北京航空航天大学机器人研究所最新开发的用于胸腹部冷冻穿刺手术的9自由度"5R+4T"混联机器人,基于指数积公式,利用反变换法和逆矩阵的特性,提出了一种在单约束条件下,得到该机器人解析形式正反解的新算法.通过数值算例... 针对北京航空航天大学机器人研究所最新开发的用于胸腹部冷冻穿刺手术的9自由度"5R+4T"混联机器人,基于指数积公式,利用反变换法和逆矩阵的特性,提出了一种在单约束条件下,得到该机器人解析形式正反解的新算法.通过数值算例验证了正反解的互推性,即算法的有效性,并经过对算例的分析给出了修正方案,扩大了算法的适用范围.该方法克服了因为混联机器人自由度多、结构复杂而带来的难以完成正反解计算的困难,为多自由度混联机器人的运动学求解提供了一种新的思路. 展开更多

关键词 微创外科 混联机器人 正反解 指数积

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基于力矩前馈的机器人直线度算法

7

作者 李彦华 李会英 刘仁芬 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2020年第6期37-41,共5页

针对传统工业机器人的机械结构特点,利用指数积(POE)法建立了各关节连杆的相对转换关系模型。采用牛顿欧拉法求解机器人动力学前馈模型,运用辨识方法采集模型的动力学参数,提出了机器人直线度的概念,机器人轨迹的直线度可以反映机器人... 针对传统工业机器人的机械结构特点,利用指数积(POE)法建立了各关节连杆的相对转换关系模型。采用牛顿欧拉法求解机器人动力学前馈模型,运用辨识方法采集模型的动力学参数,提出了机器人直线度的概念,机器人轨迹的直线度可以反映机器人运动的平稳性、轨迹一致性和轨迹跟踪性。实验结果表明,采用力矩前馈控制法能够有效地改善机器人的性能,对促进机器人相关产品的高级应用具有参考价值。 展开更多

关键词 力矩前馈 动力学前馈 直线度 指数积

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基于指数积公式的机器人标定方法 被引量：3

8

作者 吴永强 朱利民 《机电一体化》 2016年第4期22-26,33,共6页

工业机器人的运动学参数误差是影响机器人绝对定位精度的最主要因素。为提高机器人的绝对定位精度,建立了MOTOMAN机器人的旋量模型,并提出了一种基于指数积(POE)公式的误差模型以及基于最小二乘的参数辨识方法。然后利用Leica激光跟踪... 工业机器人的运动学参数误差是影响机器人绝对定位精度的最主要因素。为提高机器人的绝对定位精度,建立了MOTOMAN机器人的旋量模型,并提出了一种基于指数积(POE)公式的误差模型以及基于最小二乘的参数辨识方法。然后利用Leica激光跟踪仪及其配套的Spatial Analyzer软件对MOTOMAN-MH80机器人进行测量。最后利用POE误差模型对机器人进行运动学标定。实验结果表明标定后的运动学参数使机器人绝对定位精度提高了80%以上,从而验证了该方法的准确性。 展开更多

关键词 机器人 指数积 标定 激光跟踪仪

原文传递

一种基于指数积的移动机械臂联合标定方法

9

作者 陈新伟 范崇山 +2 位作者 孙凤池 秦岩丁 王鸿鹏 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1586-1592,共7页

提出一种基于指数积的移动机械臂联合标定方法,以实现移动平台和机械臂两者间位姿标定与机械臂运动学参数标定模型的统一.机械臂运动学参数标定使用最多的是基于D-H参数法,但D-H参数法无法克服相邻关节平行或接近平行时的奇异性问题,以... 提出一种基于指数积的移动机械臂联合标定方法,以实现移动平台和机械臂两者间位姿标定与机械臂运动学参数标定模型的统一.机械臂运动学参数标定使用最多的是基于D-H参数法,但D-H参数法无法克服相邻关节平行或接近平行时的奇异性问题,以及建模过程复杂、建模后的模型通用性差等问题.基于指数积的移动机械臂联合标定方法建模时不会因为关节轴平行而出现奇异性问题,建模过程简单.通过对整个系统的运动学方程进行微分运算,获得末端位姿误差和移动机械臂零位状态旋量误差及关节旋量误差的线性化模型.利用伴随矩阵方式建立关节旋量理论值与关节旋量实际值的关系,并通过改变伴随矩阵实现基于最小二乘法的参数辨识计算过程中参数更新.使用高精度激光跟踪仪作为测量工具,通过实验验证所提出方法的有效性. 展开更多

关键词 指数积(poe) 移动机械臂 D-H参数 联合标定

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一种基于工具坐标系的机器人运动学参数标定方法 被引量：3

10

作者 高文斌 褚亚杰 余晓流 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期2183-2189,共7页

机器人末端执行器位姿误差在基础坐标系中表示时,误差模型中包含姿态误差与位置矢量的乘积项,影响了参数标定识别精度。以工具坐标系为参考系,给出一种基于指数积公式包含关节约束条件的机器人位姿误差标定模型,避免了姿态误差与位置矢... 机器人末端执行器位姿误差在基础坐标系中表示时,误差模型中包含姿态误差与位置矢量的乘积项,影响了参数标定识别精度。以工具坐标系为参考系,给出一种基于指数积公式包含关节约束条件的机器人位姿误差标定模型,避免了姿态误差与位置矢量的乘积项对参数标定识别精度的影响。以UR5机器人为标定对象,采用LeciaAT960-MR激光跟踪仪为测量设备,进行参数标定试验。试验结果表明,经参数标定后UR5机器人位置误差模和姿态误差模的平均值分别减小了91.07%和89.16%。 展开更多

关键词 机器人 姿态误差 参数标定 工具坐标系 指数积

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风洞六自由度机构运动解耦性分析 被引量：2

11

作者 孙琦 谢志江 +2 位作者 吴经纬 李晟 宋宁策 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期682-687,共6页

为了提高高速风洞试验的可靠性,设计了一种适用于支撑外挂物模型的六自由度机构并提出一种尾支杆变换后姿态角的补偿方法。通过串联机器人正向运动学的指数积(POE)公式,推导出机构在模型质心与机构旋转中心重合和不重合两种情况下的运... 为了提高高速风洞试验的可靠性,设计了一种适用于支撑外挂物模型的六自由度机构并提出一种尾支杆变换后姿态角的补偿方法。通过串联机器人正向运动学的指数积(POE)公式,推导出机构在模型质心与机构旋转中心重合和不重合两种情况下的运动学正解公式,并给出不重合情况下不解耦姿态角的补偿量。激光跟踪仪标定试验证明该补偿方法具有可行性,从而为实现机构的轨迹规划及实时控制提供了理论基础。 展开更多

关键词 风洞试验 六自由度机构 指数积 运动解耦 标定试验

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一种新型机器人自标定装置及其算法 被引量：12

12

作者 谷乐丰 杨桂林 +2 位作者 方灶军 王仁成 郑天江 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期100-109,共10页

针对传统基于几何约束的机器人自标定装置仅能对局部工作空间内的机器人位型进行标定测量的问题,提出了一种由安装于机器人末端的球心位置测量装置和可移动球杆组成的新型便携式机器人自标定装置,通过利用球面约束和距离约束,可在较大... 针对传统基于几何约束的机器人自标定装置仅能对局部工作空间内的机器人位型进行标定测量的问题,提出了一种由安装于机器人末端的球心位置测量装置和可移动球杆组成的新型便携式机器人自标定装置,通过利用球面约束和距离约束,可在较大工作空间内对机器人进行标定测量,从而提高标定结果的可靠性.根据可移动球杆的单、双球布置方式,分别建立了基于向量差和距离差的2种机器人自标定模型及其算法.通过采用局部指数积公式并引入位置伴随变换矩阵,简化了2种自标定模型,从而降低了对运动学方程线性化的计算量.最后,对一种6自由度串联机器人进行了仿真实验,实验结果表明2种自标定算法均能够快速收敛,验证了2种算法的有效性和鲁棒性. 展开更多

关键词 自标定 局部指数积公式 运动学标定 几何约束 串联机器人

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