机器人三维视觉实验平台坐标系标定实验设计

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作者 王郑拓 杨波 +1 位作者 林志伟 傅建中 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第8期52-56,共5页

为了探究机器人工作站的高精度坐标系标定方法,搭建了一个由工业机器人、双目结构光相机以及单轴转台组成的机器人三维视觉实验平台。研究了定位误差补偿方法、工业机器人工具中心点标定方法、工业机器人与双目结构光相机的手眼标定方... 为了探究机器人工作站的高精度坐标系标定方法,搭建了一个由工业机器人、双目结构光相机以及单轴转台组成的机器人三维视觉实验平台。研究了定位误差补偿方法、工业机器人工具中心点标定方法、工业机器人与双目结构光相机的手眼标定方法以及双目结构光相机与单轴转台的坐标系标定方法,并形成了实验平台的坐标系综合标定方法,最后测试了标定后的综合精度。实验结果表明,工业机器人与双目结构光相机之间的平均标定误差为0.442~0.689 mm,机器人三维视觉实验平台的综合标定误差为0.399~0.696 mm,能完全满足焊接、涂胶、切割等机器人离线编程应用的精度要求。 展开更多

关键词 坐标系标定 机器人定位误差补偿 手眼标定 相机与转台标定

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弧焊机器人工件坐标系快速标定方法 被引量：35

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作者 张文增 陈强 +1 位作者 孙振国 汤晓华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1-4,共4页

机器人执行操作任务之前需要进行工件坐标系的标定,传统方法是使用昂贵且复杂的测量设备进行。提出一种新的快速标定工件坐标系的方法,该方法无需额外测量设备,仅采用机器人内部编码器数据和坐标变换计算来求取机器人工件坐标系相对于... 机器人执行操作任务之前需要进行工件坐标系的标定,传统方法是使用昂贵且复杂的测量设备进行。提出一种新的快速标定工件坐标系的方法,该方法无需额外测量设备,仅采用机器人内部编码器数据和坐标变换计算来求取机器人工件坐标系相对于基坐标系的齐次坐标变换矩阵,且操作方便,标定精度高。针对MOTOMAN SK6弧焊机器人,将该标定方法嵌入了自行开发的离线编程软件中。以此算法和离线编程为基础,完成了机器人写字。试验结果验证了标定算法的有效性。 展开更多

关键词 机器人 工件坐标系 标定 离线编程

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焊接机器人工具坐标系标定的研究与实现 被引量：16

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作者 康存锋 王红伟 +2 位作者 张鹏飞 李舒进 陈树君 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期30-34,共5页

采用六点标定法对工具坐标系进行标定.首先标定工具参数的位置向量,其次标定工具坐标系的姿态矩阵,其中工具中心点位置标定采用线性最小二乘法的矩阵形式进行求解,工具坐标系姿态采用向量和矩阵的基本运算进行求解.针对RB_1400六自由度... 采用六点标定法对工具坐标系进行标定.首先标定工具参数的位置向量,其次标定工具坐标系的姿态矩阵,其中工具中心点位置标定采用线性最小二乘法的矩阵形式进行求解,工具坐标系姿态采用向量和矩阵的基本运算进行求解.针对RB_1400六自由度焊接机器人,基于开放式软件平台CODESYS开发了工具坐标系标定算法模块和焊枪位姿变换模块,最后以此为基础移动机器人对准基准点,测试分别绕x、y、z轴旋转检查TCP点的位置是否符合要求.结果表明:该方法确实可行,并且可以适用于其他类型机器人的工具坐标系标定. 展开更多

关键词 工具坐标系 焊接机器人 标定

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基于四元数表示法的机器人基坐标系标定方法 被引量：16

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作者 王伟 刘立冬 +1 位作者 王刚 贠超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期411-417,共7页

在多机器人协同、运动学参数辨识和机器人离线编程等作业任务下,需要标定出机器人基坐标系在世界坐标系中的精确位姿.提出和实施了一种利用四元数表示法进行机器人基坐标系精确标定的方法.利用指数积公式,建立机器人的运动学模型.利用... 在多机器人协同、运动学参数辨识和机器人离线编程等作业任务下,需要标定出机器人基坐标系在世界坐标系中的精确位姿.提出和实施了一种利用四元数表示法进行机器人基坐标系精确标定的方法.利用指数积公式,建立机器人的运动学模型.利用外部测量设备,测量出5个不共面的工具中心点,并记录对应的机器人关节位形.以基坐标系位姿对应的旋转矩阵元素为变量,建立不相容方程组,并求出基坐标系位姿的初步齐次矩阵.由于测量误差和截断误差,初步齐次矩阵的旋转矩阵部分不能满足单位正交阵的性质.利用四元数的几何约束条件,建立罚函数形式的目标方程,将初步齐次矩阵进行正交化修正.通过一系列的实际机器人的标定试验,验证了该标定方法的正确性,并提高了机器人末端的定位精度. 展开更多

关键词 机器人 标定 基坐标系 四元数 正交性

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双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术 被引量：12

5

作者 向勇 田威 +1 位作者 洪鹏 李大伟 《航空制造技术》 2016年第16期87-92,共6页

为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程。针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输。为了保... 为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程。针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输。为了保证系统的完整性,将机器人单侧信息转化到另一侧的机器人下,采用激光跟踪仪并利用单位四元数法对双机器人基坐标系进行标定。最后在KUKA的KR-500双机器人和其30m扩展第七轴上进行协同运动和控制系统试验以及双机器人定位重合度测试,验证了系统的有效性,试验表明因该方法带来的误差可以忽略不计。 展开更多

关键词 双机器人 协同 自动钻铆 开放式控制系统 基坐标系标定

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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：6

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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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喷印机器人工具坐标系标定 被引量：2

7

作者 徐海慧 孙首群 魏会芳 《河北科技大学学报》 CAS 2014年第3期222-228,共7页

提出一种利用激光跟踪仪标定机器人工具坐标系的方法。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系,将机器人基坐标系与激光跟踪仪的测量坐标系统一。通过机器人运动学方程获得机器人末端连杆坐标系相对基坐标系的变换关系,利用激光跟踪仪测量... 提出一种利用激光跟踪仪标定机器人工具坐标系的方法。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系,将机器人基坐标系与激光跟踪仪的测量坐标系统一。通过机器人运动学方程获得机器人末端连杆坐标系相对基坐标系的变换关系,利用激光跟踪仪测量拟合得到机器人工具坐标系,利用坐标变换初步确定机器人工具参数。通过机器人单轴旋转运动对工具坐标系原点进行修正,最终确定工具参数。最后通过机器人重定位运动对误差进行计算。实验结果表明,修正后x,y,z坐标的RMS(root mean square,均方根)误差分别为0.127 1,0.141 3和0.117 4mm,精度是修正前的2.5倍。 展开更多

关键词 机器人 工具坐标系 标定 激光跟踪仪

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基于对偶四元数的机器人基坐标系标定方法研究 被引量：5

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作者 高远 刘晓平 +1 位作者 王刚 梁建刚 《机电工程》 CAS 2017年第3期310-314,320,共6页

针对借助激光跟踪仪标定机器人所涉及的坐标系统一问题,对基于空间几何法拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系的转换关系进行了研究,提出了一种基于对偶四元数法的机器人基坐标系标定方法。利用指数积公式推导了七自由度串联机器人... 针对借助激光跟踪仪标定机器人所涉及的坐标系统一问题,对基于空间几何法拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系的转换关系进行了研究,提出了一种基于对偶四元数法的机器人基坐标系标定方法。利用指数积公式推导了七自由度串联机器人正运动学,建立了基于对偶四元数表示法的机器人基坐标系标定模型,该模型将拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系之间坐标转换的旋转与平移过程进行了统一描述。研究结果表明,该标定方法可一次性计算出标定方程的旋转部分和平移部分,避免了传统位姿分步计算过程中的误差传递,直接提高了标定精度。这些结论可对于类似机器人手眼标定、多机器人协作基坐标系标定问题提供参考。 展开更多

关键词 机器人基坐标系 标定 对偶四元数

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基于新时达SD500机器人工具坐标系标定方法研究 被引量：1

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作者 黄明鑫 《河北农机》 2019年第3期34-35,共2页

本文对新时达SD500机器人的工具坐标系标定方法进行了研究。首先介绍了机器人的各个坐标系,机器人坐标系的标定分为工具标定和工件标定,然后具体分析了机器人的工具标定,即机器人TCP位置标定和工具坐标系姿态标定,工具标定完成后对标定... 本文对新时达SD500机器人的工具坐标系标定方法进行了研究。首先介绍了机器人的各个坐标系,机器人坐标系的标定分为工具标定和工件标定,然后具体分析了机器人的工具标定,即机器人TCP位置标定和工具坐标系姿态标定,工具标定完成后对标定结果进行了检验,最终完成了机器人工具坐标系的标定。 展开更多

关键词 机器人 工具坐标系 标定

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预对准机与机械手相对坐标系标定

10

作者 李学威 冯亚磊 +2 位作者 张鹏 栾显晔 张金果 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第7期185-187,共3页

在对预对准机建模仿真的基础上,根据晶圆预对准的误差精度分析结果,利用误差转化的方法将预对准机自身误差转化成预对准机与机械手相对坐标系误差,从而实现预对准机自身与相对坐标系的综合标定。针对预对准机与机械手相对坐标系的标定... 在对预对准机建模仿真的基础上,根据晶圆预对准的误差精度分析结果,利用误差转化的方法将预对准机自身误差转化成预对准机与机械手相对坐标系误差,从而实现预对准机自身与相对坐标系的综合标定。针对预对准机与机械手相对坐标系的标定提出了多种方法,并选取了适用于实际情况的方法进行了标定实验,验证了方法的有效性。这种综合标定方法弥补了现有实验条件的不足,避免了对不易标定参数的直接标定,简化了标定过程,提高了设备初始安装与调试的效率。 展开更多

关键词 晶圆预对准机 晶圆传输机器人 建模仿真 标定方法 相对坐标系 误差补偿

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基于最小二乘的工具坐标系标定方法 被引量：10

11

作者 罗豪龙 王力 +2 位作者 向奉卓 欧阳文 王鹏 《电子测量技术》 2020年第2期6-9,共4页

机器人工具坐标系标定的好坏直接决定机器人工作的可靠性和准确度,准确地标定机器人工具坐标系,能有效提高机器人完成任务的效率,满足实际需要。基于最小二乘原理,将位置和姿态分开标定,操作机器人使工具末端以四种不同的姿态到达同一... 机器人工具坐标系标定的好坏直接决定机器人工作的可靠性和准确度,准确地标定机器人工具坐标系,能有效提高机器人完成任务的效率,满足实际需要。基于最小二乘原理,将位置和姿态分开标定,操作机器人使工具末端以四种不同的姿态到达同一个位置,根据示教器上的读数解算得到工具坐标系的位置;使机器人工具末端分别沿基坐标系的X轴和Z轴正方向运动,解算得到工具坐标系相对于法兰末端坐标系的姿态。最后通过MATLAB进行仿真验证,得到工具末端的位置误差在0.1mm以内,说明该方法具有较高的精度。 展开更多

关键词 工具坐标系 基坐标系 最小二乘 标定 机器人

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FANUC弧焊机器人系统标定研究与实现 被引量：16

12

作者 李亮玉 李香 +1 位作者 岳建锋 王天琪 《天津工业大学学报》 CAS 2007年第2期69-72,共4页

在多传感器信息应用的前提下,针对马鞍型焊缝工件首次提出了工件坐标系的三点标定方法.利用从机器人控制柜获取实际工件上的3个特殊点位置,通过VB编程完成了工件坐标系标定.在此基础上,采用FANUC公司的六点标定方法,对工具坐标系进行了... 在多传感器信息应用的前提下,针对马鞍型焊缝工件首次提出了工件坐标系的三点标定方法.利用从机器人控制柜获取实际工件上的3个特殊点位置,通过VB编程完成了工件坐标系标定.在此基础上,采用FANUC公司的六点标定方法,对工具坐标系进行了标定,从而为机器人离线编程的进行提供了前提条件.试验表明,通过以上的系统标定,机器人的定位精度达到了±0.5 mm,满足了工厂的实用要求. 展开更多

关键词 弧焊机器人 工件坐标系 标定 TCF参数

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粒子滤波的智能机器人位置自标定算法 被引量：5

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作者 于飞 姜燕 郑阶财 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第8期219-223,共5页

为了提升智能机器人位置自标定的精准度、稳定性,降低用时,设计基于粒子滤波的智能机器人位置自标定算法。根据智能机器人相邻连杆位置关系,描述机器人正运动学,通过粒子初始化、位置更新、权值更新、重组的粒子滤波方法标定机器人的模... 为了提升智能机器人位置自标定的精准度、稳定性,降低用时,设计基于粒子滤波的智能机器人位置自标定算法。根据智能机器人相邻连杆位置关系,描述机器人正运动学,通过粒子初始化、位置更新、权值更新、重组的粒子滤波方法标定机器人的模糊位置。根据三球座设备在机器人外部架构世界坐标系,将末端工具坐标系转换到世界坐标系中,令正运动学的起始点从基座变为三球座设备,根据机器人与设备间装配关系建立世界坐标系与基坐标系的变换矩阵,推导出位置自标定的线性模型,完成智能机器人位置自标定。仿真结果表明,该算法的自标定精准度较高、稳定性较高,标定用时较短,修正效果好,能满足快速标定需求。 展开更多

关键词 智能机器人 正运动学 粒子滤波 位置自标定 坐标系

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基于单目视觉的双机器人协同标定技术

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作者 李梅平 李佳安 +3 位作者 刘宏伟 喻强 柳峻达 田威 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第4期50-55,共6页

由于机器人的基坐标系隐藏在底座内部,导致双机器人基坐标系间位姿关系的测量变得十分困难,而该关系作为机器人离线编程、协同控制的基石,对于多机器人系统的正常工作至关重要。为此提出了基于单目视觉的协同标定方法,利用单目视觉和棋... 由于机器人的基坐标系隐藏在底座内部,导致双机器人基坐标系间位姿关系的测量变得十分困难,而该关系作为机器人离线编程、协同控制的基石,对于多机器人系统的正常工作至关重要。为此提出了基于单目视觉的协同标定方法,利用单目视觉和棋盘格标定板求解双机器人基坐标系间位姿相对关系并使用激光跟踪仪标定法作为对照对双机器人基坐标系关系进行了标定,并通过双机器人位姿协同实验对标定的结果进行验证,最终得到基于单目视觉的协同标定方法所对应的双机器人位置协同误差最大值为1.278 mm,最小值为0.601 mm;姿态协同误差最大值则为0.481°。 展开更多

关键词 双机器人 基坐标系标定 单目视觉

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多机器人协作无夹具焊接系统设计 被引量：7

15

作者 甘亚辉 戴先中 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第3期397-403,共7页

与传统的单机器人系统相比,多机器人协作系统的设计存在诸如协作机器人之间的基坐标系标定、协作机器人末端位姿间的运动协调以及多机器人系统间的同步通讯控制等若干特殊性的关键问题。在初步论述多机器人协作系统设计中的若干问题的... 与传统的单机器人系统相比,多机器人协作系统的设计存在诸如协作机器人之间的基坐标系标定、协作机器人末端位姿间的运动协调以及多机器人系统间的同步通讯控制等若干特殊性的关键问题。在初步论述多机器人协作系统设计中的若干问题的基础上,特别针对协作机器人间的基坐标系标定、工具手位姿约束分析和控制器通讯同步3个问题,进行了深入讨论,并介绍了实验室相关研究工作的结论。基于本文提供的解决方法,利用VA1400弧焊专用机器人和HP20通用型机器人基于主从式的分布控制结构组成了无夹具焊接实验系统,初步验证了提出的各问题解决方法的有效性。 展开更多

关键词 多机器人协作 无夹具 基坐标系标定 运动协调 同步通讯控制

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双机器人系统运动学建模与仿真 被引量：5

16

作者 武永强 于涛 纪俐 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第9期1-6,共6页

为了深入研究双机器人运动协调关系,必须建立正确、可靠的双机器人系统运动学模型。为此,以ABB-IRB120工业机器人为研究对象,使用改进D-H参数法建立单机器人运动学模型,推导运动学正、逆解;在此基础上,提出一种新的双机器人系统的基坐... 为了深入研究双机器人运动协调关系,必须建立正确、可靠的双机器人系统运动学模型。为此,以ABB-IRB120工业机器人为研究对象,使用改进D-H参数法建立单机器人运动学模型,推导运动学正、逆解;在此基础上,提出一种新的双机器人系统的基坐标系标定方法对基坐标系进行标定,建立双机器人运动学模型;最后,利用仿真软件验证双机器人运动学模型的正确性。研究结果表明,建立的机器人运动学模型能够反应实际机器人的关节转角和末端位姿的运动学关系,所用的基坐标系标定方法方便、可靠;双机器人系统运动学模型的创建方法简单、实用,为后续双机器人运动系统的轨迹规划奠定了基础。 展开更多

关键词 双机器人系统 运动学建模 D-H参数法 基坐标系标定

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标定方程AX=ZB的两种新解法 被引量：4

17

作者 李爱国 胡英 马孜 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第14期3670-3674,共5页

提出了同时确定手眼关系以及机器人坐标系到世界坐标系关系的两种算法。和现有算法相比,给出的算法分别基于对偶四元数和矩阵直积理论,均可一次计算出标定方程的旋转部分和平移部分,不存在误差的传递问题。仿真结果表明了算法的有效性,... 提出了同时确定手眼关系以及机器人坐标系到世界坐标系关系的两种算法。和现有算法相比,给出的算法分别基于对偶四元数和矩阵直积理论,均可一次计算出标定方程的旋转部分和平移部分,不存在误差的传递问题。仿真结果表明了算法的有效性,这些结论对于类似问题的求解具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 手/眼标定 机器人坐标系/世界坐标系标定 四元数 对偶四元数 矩阵直积

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用于结构光视觉传感器标定的特征点获取方法 被引量：9

18

作者 周富强 张广军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期347-350,394,共5页

提出了一种基于共面参照物自由移动来获取结构光视觉传感器标定特征点的新方法。该方法通过以摄像机三维坐标系为中介,将多个局部世界坐标系下的标定特征点统一到全局世界坐标系中,得到位于光平面上的非共线标定特征点的三维世界坐标。... 提出了一种基于共面参照物自由移动来获取结构光视觉传感器标定特征点的新方法。该方法通过以摄像机三维坐标系为中介,将多个局部世界坐标系下的标定特征点统一到全局世界坐标系中,得到位于光平面上的非共线标定特征点的三维世界坐标。该方法降低了标定设备的成本,简化了结构光视觉传感器的标定过程,从而提高了结构光视觉传感器工程化应用的便捷性。实验表明。 展开更多

关键词 视觉传感器 特征点 结构光 获取方法 世界坐标系 三维坐标系 标定设备 标定过程 参照物 摄像机 光平面 便捷性 工程化 到位

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结构光非接触式TCF标定方法研究 被引量：7

19

作者 王宪伦 陈壮 崔玉霞 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期135-140,共6页

针对机器人工具坐标系(TCF)标定结果的准确性问题,采用基于结构光的非接触式TCF标定方法对自制串联机器人的TCF进行标定研究及实验。介绍了标定过程中涉及的相关坐标系、标定原理及结构光视觉成像系统,详细推导了TCF标定算法;阐述了TCF... 针对机器人工具坐标系(TCF)标定结果的准确性问题,采用基于结构光的非接触式TCF标定方法对自制串联机器人的TCF进行标定研究及实验。介绍了标定过程中涉及的相关坐标系、标定原理及结构光视觉成像系统,详细推导了TCF标定算法;阐述了TCF标定实验步骤,以Kinova Mico2机器人为研究对象,通过在工具上粘贴"十"字标记,并约束"十"字标记的中心与激光投影点重合后的点在图像中的像素坐标值相同,经过多次定位约束后求取平均值作为标定结果。研究结果表明,基于结构光的非接触式TCF标定方法对工具坐标系的标定结果较为稳定,数据的准确性满足生产的需要。 展开更多

关键词 TCF标定 结构光 坐标系 机器人

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直线型激光测量系统中摄像机的标定方法 被引量：1

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作者 刘江 孙观宏 李忠涛 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期330-333,共4页

针对用于逆向工程的直线型激光测量系统,提出一种新的CCD摄像机标定方法。该方法首先调整摄像机镜头角度,使摄像机坐标系平行于世界坐标系,从而简化标定过程,然后对测量系统中的参数进行标定。

关键词 参数标定 摄像机坐标系 世界坐标系 物象放大系数

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