示教机械臂运动学参数标定综述

示教机械臂运动学参数标定综述张幼财 1，汪建晓 1* ，秦 磊2【摘 要】摘要：主要从示教机械臂的运动学模型、位姿测量、参数辨识及误差补偿4个方面对机械臂运动学参数标定方法进行了分析总结。详细介绍了示教机械臂运动学参数标定流程中 4个方面的 特点、存在的问题以及研究现状，同时对示教机械臂运动学参数标定的具体应用以及发展趋势进行 了简要论述。【期刊名称】佛山科学技术学院学报（自然科学版）【年（ 卷）, 期】 2018（036）003【总页数】5【关键词】机械臂标定；运动学建模；位姿测量；参数辨识；误差补偿 目前机器人的示教主要有以下几种形式：离线示教、虚拟示教及直接示教。离线示教不能简单直接 实现机器人作业要求，对操作人员要求较高；虚拟示教不仅需要构建复杂的机器人作业虚拟环境 ，而且操作繁琐，硬件成本较高；直接示教操作简单、效率高、成本低，在对机器人运动轨迹精度 要求不高的复杂零件喷涂作业中，有利于发挥熟练操作工人的经验。直接示教也就是常见的手把手 直接示教，即操作人员拖动机器人末端或安装在机器人末端的执行机构，对工件进行模拟加工，将 运动轨迹信息存储在机器人的控制器中。为了充分发挥手把手直接示教的优点，禹鑫燚等1提出了一种无动力关节臂式示教机械臂，应用于对六自由度通用关节机器人示教操作，从而缩短示教 周期。示教机械臂与六自由度通用关节工业机器人具有相同的自由度、结构尺寸和工作空间，虽然其重复定位精度很高，可达0.01 mm，但其绝对定位精度很差，未进行标定前其精度误差会达到几个毫米 2。由于机械加工误差、轴关节磨损、装配误差、载荷变化和环境等因素的作用，示教机械臂 的名义结构参数与实际的结构参数不一致，使得示教机械臂的运动学模型有偏差，从而影响示教机 械臂的示教精度与机器人再现效果。提高示教机械臂示教精度主要有两种途径3： 1 ）提高杆件的加工精度与装配精度； 2）采用运动学标定辨识示教机械臂的结构参数。提高精度对加工及装配 要求较高，从而生产成本较高，在实际应用中较少采用这种方法。运动学标定则只需加工出合适精 度的零部件，然后通过运动学标定辨识其实际的结构参数，并修正参数以提高精度，该方法操作简 单、易于实现，在实际应用中较常采用。本文从这几个运动建模、位姿测量、参数辨识及误差补偿 标定流程的步骤进行分析总结。1 运动学建模运动学建模主要是建立机器人准确的结构参数模型。在以往的研究工作中，国内外学者多采用标准的DH莫型法来建立其运动学模型，但采用该方法建立的运动学模型在邻近两条轴线平行时或近似平