基于改进北方苍鹰优化算法的工业机器人几何参数标定

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作者 劳淞 潘亚娟 胡义华 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第12期110-116,共7页

为保证工业机器人的工作性能,提高其末端定位精度,文中将北方苍鹰优化算法(NGO)应用于工业机器人几何参数标定中,并针对NGO存在的不足提出了改进北方苍鹰优化算法(INGO)。INGO在NGO的基础上,在勘探阶段引入Levy飞行策略,在开发阶段引入... 为保证工业机器人的工作性能,提高其末端定位精度,文中将北方苍鹰优化算法(NGO)应用于工业机器人几何参数标定中,并针对NGO存在的不足提出了改进北方苍鹰优化算法(INGO)。INGO在NGO的基础上,在勘探阶段引入Levy飞行策略,在开发阶段引入柯西变异策略,增强了算法的寻优性能。将INGO应用于RB1200型工业机器人几何参数标定实例中,结果表明:INGO能够快速标定机器人几何参数,经标定后的绝对定位精度与标定前,以及经NGO标定的结果相比有大幅提高,体现了改进算法的优势。 展开更多

关键词 工业机器人 几何参数标定 北方苍鹰优化算法 Levy飞行策略 柯西变异策略

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基于改进粒子群算法的机器人几何参数标定研究 被引量：5

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作者 温秀兰 吕仲艳 +3 位作者 贺顺 王东霞 康传帅 赵艺兵 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第2期144-150,共7页

为了提高机器人末端绝对定位精度,提出了基于改进粒子群算法(IPSO)的机器人几何参数标定方法.首先,为避免当机器人相邻两轴线平行或接近平行时,模型存在奇异性,建立了串联机器人MDH模型;其次,针对机器人几何参数标定特点,提出用改进粒... 为了提高机器人末端绝对定位精度,提出了基于改进粒子群算法(IPSO)的机器人几何参数标定方法.首先,为避免当机器人相邻两轴线平行或接近平行时,模型存在奇异性,建立了串联机器人MDH模型;其次,针对机器人几何参数标定特点,提出用改进粒子群算法优化标定机器人几何参数,其中粒子初始位置和速度由拟随机Halton序列产生,采用浓缩因子法修改粒子飞行速度,建立了用IPSO标定机器人几何参数目标函数数学模型,确立了用该算法优化标定几何参数的具体步骤.通过对ER10L-C10工业机器人仿真与实测标定,结果证实:采用该方法能够快速标定机器人几何参数,经标定后的机器人末端绝对定位精度有大幅提高.该算法简单,鲁棒性强,易于在工业机器人标定中推广应用. 展开更多

关键词 机器人 几何参数标定 改进粒子群算法 绝对定位精度

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激光非接触式三坐标测量系统的几何参数标定方法 被引量：2

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作者 石成英 林辉 +1 位作者 姜勤波 翟晓颖 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期73-75,共3页

针对文献[1 ] 介绍的回旋壳体内外曲面三坐标激光非接触测量系统 ,叙述了其扫描工作过程 ,讨论了测量数据的坐标转换 ,重点讨论了几个几何参数的标定方法。

关键词 激光 非接触测量 几何参数标定

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轴线测量与迭代补偿的机器人几何参数标定 被引量：19

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作者 温秀兰 崔俊宇 +2 位作者 芮平 张腾飞 康传帅 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期449-454,共6页

为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,提出了采用轴线测量与迭代补偿相结合的工业机器人几何参数标定方法。首先利用激光跟踪仪测量机器人单轴运动的轨迹,将所测轨迹点通过空间投影计算各轴线的位置;然后根据机器人模型参数的几何定... 为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,提出了采用轴线测量与迭代补偿相结合的工业机器人几何参数标定方法。首先利用激光跟踪仪测量机器人单轴运动的轨迹,将所测轨迹点通过空间投影计算各轴线的位置;然后根据机器人模型参数的几何定义提取机器人模型的实际参数,并采用基于距离误差的迭代补偿方法进行参数标定效果验证。对埃夫特ER10L-C10工业机器人进行标定实验研究,结果表明:机器人绝对定位误差的最大值、平均值和标准差分别从补偿前的4.215、1.932和1.437 mm减小到补偿后的2.979、1.015和1.031 mm,该方法能够简单快速标定出机器人模型的实际几何参数,有效提高了机器人的绝对定位精度。 展开更多

关键词 计量学 绝对定位精度 串联工业机器人 几何参数标定 轴线测量法 迭代补偿

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基于几何参数标定的串联机器人精度提升 被引量：8

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作者 赵艺兵 温秀兰 +3 位作者 乔贵方 吕仲艳 宋爱国 康传帅 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第12期1461-1467,共7页

为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几... 为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几何参数目标函数值计算方法及求解几何参数误差的具体步骤。通过对ER10L-C10工业机器人不同测点下仿真标定及实测研究结果表明:IGA方法能够快速对机器人ZRM的几何参数实现标定,当标定点设定为50个左右时,标定后的机器人在测试点的精度提升泛化能力较好,对ER10L-C10机器人在整个工作空间内实测标定其末端绝对定位精度提升约90%,该方法适于在有高定位精度要求的串联机器人中推广应用。 展开更多

关键词 计量学 串联机器人 几何参数标定 零参考模型 改进遗传算法 定位精度

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基于改进粒子群的正交轴系三维激光扫描设备的几何参数标定研究 被引量：8

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作者 王舜 周惠兴 +1 位作者 张中岳 徐崇文 《电子测量技术》 北大核心 2023年第1期1-8,共8页

本文针对研发的正交轴系三维激光扫描设备几何参数标定问题,提出一种基于改进粒子群的标定算法,以解决设备装配几何误差带来的测量精度降低问题。首先,基于三维扫描设备的改进DH参数模型构建待优化几何误差参数并利用粒子群算法在约束... 本文针对研发的正交轴系三维激光扫描设备几何参数标定问题,提出一种基于改进粒子群的标定算法,以解决设备装配几何误差带来的测量精度降低问题。首先,基于三维扫描设备的改进DH参数模型构建待优化几何误差参数并利用粒子群算法在约束范围内进行迭代优化以确定标定值;然后,在传统粒子群算法基础上进行了动态参数(惯性权重、学习因子的动态调整和基于整体最小二乘算法动态平面拟合的适应度函数改进)的优化以解决算法陷入局部最优的问题;最后,采用3种不同方法进行基于标准棋盘标定板的标定实验。实验结果对比分析表明:本文提出的动态平面拟合-参数改进PSO算法大幅提高了标定算法的收敛速度以及适应度计算可靠性,可以对设备进行快速标定,采用该方法标定后的设备其测量的精度也大幅提高。该标定方法为其它正交轴系的测量设备的几何参数标定提供了一种参考。 展开更多

关键词 三维激光扫描设备 改进粒子群算法 改进DH建模 整体最小二乘法 几何参数标定

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工业机器人几何参数混合优化辨识与标定 被引量：4

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作者 温秀兰 崔俊宇 +1 位作者 芮平 张腾飞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第7期18-21,共4页

为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,文章提出了基于圆点分析法(CPA)与最小二乘法相结合的机器人几何参数混合优化辨识标定方法。首先利用CPA对机器人模型进行几何参数初辨识,然后以初辨识结果建立机器人几何误差模型,采用最小二乘... 为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,文章提出了基于圆点分析法(CPA)与最小二乘法相结合的机器人几何参数混合优化辨识标定方法。首先利用CPA对机器人模型进行几何参数初辨识,然后以初辨识结果建立机器人几何误差模型,采用最小二乘法优化求解实现精辨识,再通过距离误差来验证标定效果。通过对埃夫特ER10L-C10工业机器人进行辨识标定实验研究,结果表明:采用文中方法对机器人几何参数辨识标定后其绝对定位误差的最大值、平均值和标准差明显小于理论模型和CPA辨识模型的结果,证明文中方法可以有效辨识标定机器人模型的几何参数,提高机器人的绝对定位精度。 展开更多

关键词 工业机器人 几何参数标定 绝对定位精度 圆点分析法 混合优化

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基于最优位姿集的机器人标定及不确定度评定 被引量：15

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作者 温秀兰 宋爱国 +3 位作者 冯月贵 唐国寅 吕仲艳 佘媛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期276-283,共8页

为解决因标定位姿点随机选择导致机器人标定结果不稳定、可靠性低问题,研究了基于雅克比矩阵奇异值计算可观测指标的最优位姿点数目及最优位姿集选择算法,建立了机器人MDH模型,采用LM算法对几何参数进行辨识,使用LeicaAT960激光跟踪仪... 为解决因标定位姿点随机选择导致机器人标定结果不稳定、可靠性低问题,研究了基于雅克比矩阵奇异值计算可观测指标的最优位姿点数目及最优位姿集选择算法,建立了机器人MDH模型,采用LM算法对几何参数进行辨识,使用LeicaAT960激光跟踪仪分别在最优位姿集和随机位姿集下对Staubli TX60机器人末端位姿大量实测;在分析研究机器人标定不确定度来源基础上,采用测量不确定指南(GUM)计算几何参数标定的不确定度及蒙特卡洛模拟法对机器人末端位置不确定度进行评估,结果表明,经最优位姿集标定后的机器人不仅在测试点精度有大幅提升,而且几何参数及末端位置平均不确定度约为随机位姿集标定的0.11倍,标定结果稳定可靠,泛化能力强,适于在高精度、大范围作业场合推广应用。 展开更多

关键词 工业机器人 最优位姿集 几何参数标定 不确定度评定

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基于CPA方法的串联工业机器人运动学标定精度试验研究 被引量：5

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作者 孙大林 乔贵方 +2 位作者 宋光明 温秀兰 宋爱国 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第1期77-83,共7页

几何参数误差是影响工业机器人定位精度的主要误差源,约占总误差的80%以上。基于圆点分析法(circle points analysis,CPA)所标定的几何参数与机器人的实际结构相关,并且能够将几何参数误差与其他误差源解耦。研究表明CPA方法的测量策略... 几何参数误差是影响工业机器人定位精度的主要误差源,约占总误差的80%以上。基于圆点分析法(circle points analysis,CPA)所标定的几何参数与机器人的实际结构相关,并且能够将几何参数误差与其他误差源解耦。研究表明CPA方法的测量策略对其标定精度具有较大影响。针对基于CPA方法的串联工业机器人运动学标定技术的测量策略展开试验研究,分别对各轴测量角度范围、各轴测量步长、初始位姿构型、靶球安装位置等因素进行了分析,并得出一个优化的测量策略。实验结果表明该测量策略能够有效地提升CPA方法的标定精度,误差减少了43.99%,明显优于其他测量方案。通过与误差模型方法对比,经CPA方法标定的机器人具有更好的全局定位精度。 展开更多

关键词 机器人标定 激光跟踪仪 圆点分析法 几何参数标定 运动学标定

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基于全位姿测量优化的机器人精度研究 被引量：32

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作者 温秀兰 康传帅 +3 位作者 宋爱国 乔贵方 王东霞 韩亚丽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期81-89,共9页

随着机器人在高端制造业、航空航天、医疗等领域广泛应用,对其全位姿精度要求越来越高。采用激光跟踪仪对机器人末端执行器进行全位姿实测,研究基于几何参数标定的机器人精度提升方法。首先,建立了串联机器人(MDH)模型;其次,提出了基于... 随着机器人在高端制造业、航空航天、医疗等领域广泛应用,对其全位姿精度要求越来越高。采用激光跟踪仪对机器人末端执行器进行全位姿实测,研究基于几何参数标定的机器人精度提升方法。首先,建立了串联机器人(MDH)模型;其次,提出了基于拟随机序列产生初始位置的改进乌鸦搜索算法(ICSA)用于标定机器人几何参数,建立了用ICSA标定机器人几何参数目标函数的数学模型,给出了标定的详细步骤。最后,对Staubli Tx60工业机器人进行了实测标定,结果证实:采用提出方法能够快速标定机器人几何参数,标定后的机器人在工作空间内随机选择的测试点其平均绝对位置和姿态误差由标定前的0. 309 6 mm和0. 232 2°减小为标定后的0. 092 6 mm和0. 082 9°,精度大幅提升。该方法简单易实现,效率高,鲁棒性强,稳定性好,适宜于在位置和姿态均有高精度要求的机器人中推广应用。 展开更多

关键词 机器人 全位姿测量 精度 几何参数标定 改进乌鸦搜索算法 拟随机序列

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类CNC特性的机器人加工装备研究与应用

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作者 李扬斌 谢剑阳 +2 位作者 郭桂彬 冯亮友 席文明 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第6期25-29,共5页

依次旋转机器人的每个轴获得其轴线方程,利用代数法求取机器人的D-H参数以及零位误差,实现机器人几何参数的标定。将标定后的机器人作为测量工具,测量装备中各单元相对机器人的转换矩阵,并用测量的矩阵调整CAM软件中对应单元模型的位姿... 依次旋转机器人的每个轴获得其轴线方程,利用代数法求取机器人的D-H参数以及零位误差,实现机器人几何参数的标定。将标定后的机器人作为测量工具,测量装备中各单元相对机器人的转换矩阵,并用测量的矩阵调整CAM软件中对应单元模型的位姿,实现加工空间与CAM空间的配准。借助CAM软件产生刀轨迹,利用配准的参数、实际机器人逆运动学方程以及零位误差,对刀轨迹进行后处理,产生机器人加工轨迹。实现了几何参数标定、加工装备标定以及软件自动编程的机器人加工装备具有类似CNC加工装备的特性,不仅具有高的加工精度而且易于操控,其实验加工的平均误差不超过0.7 mm。 展开更多

关键词 几何参数标定 加工装备标定 软件编程 类CNC特性 机器人加工

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