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基于空间绝对距离的机器人自标定研究 Research of robot self-calibration based on space absolute distance 胥素芳1，王 俞2 1 2 XU Su-fang , WANG Yu 1.陕西警官职业学院警察技术系 西安710043 2.北京新松佳和电子系统股份有限公司研发中心 北京 100038 （ ， ； ， ） 摘 要：研究了一种工业机器人的自标定方法，对六自由度工业机器人的控制模型和误差模型进行了独 立建模。提出的标定方法是基于空间中的绝对距离，对测量工具要求并不苛刻，测量过程简 单，数据获取便捷可靠。采用解析法消除冗余误差参数，使得参数辨识的结果变得精确可靠。 经实验证明，基于空间绝对距离的机器人自标定方法能将机器人的绝对精度提高十几倍。 关键词：运动学标定；机器人；参数辨识 中图分类号：391.73 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2015)05(上)-0096-03 Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.05(上).27 0 引言 随着机器人离线编程技术的发展，机器人标定技术 作为其实用化的关键技术之一[1] 。越来越受到科研人员 的关注。由于机器人在制造和安装过程中不可避免的存 在误差，这就使得实际机器人本体与运动学模型之间存 在误差，标定的目的就是找出两者之间的具体误差。目 前国内机器人的标定技术并未真正采用，问题就在于机 器人的绝对精度不高，这里的绝对精度包括两方面：机 器人末端到达工作空间中某一确定位置的能力和机器人 末端沿直线或曲线运动的能力。文中所提方法的目的在 图1 DH模型参数示意图 于提高机器人轨迹跟踪精度，与电子经纬仪、激光跟踪 仪等的测量方式相比，它的好处是测量过程简单，数据 获取更便捷可靠，且这种方法不需要昂贵的测量过程， 容易自动化和普及化。文中还介绍了一种消除冗余误差 参数的方法。 1 机器人模型 机器人是由关节链接的系列刚体连杆。而运动学模 型的建立是更进一步研究机器人的基础。运动学研究旨 在解决机器人如何运动。很多学者也在方面做过文章， 文 [2～5] 中只采用标准四参数DH模型作为其运动学模型 。 当然也可以采用其他的建模方式。例如，四元素 法、MDH法和旋量法等。对任意两邻接连杆，该模型 有如图1所示的坐标关系。 图2 误差模型示意图 对其误差建模，目前有些方法直接采用DH模型的 四参数的扩展误差作为误差源，即四个误差参数模型， 模型[6] ，即全参数模型。图2 中，ξ，ξ，ξ分别代 i 1 i2 i3 因为这里四个DH参数没有考虑在Y轴方向的偏移，所以 表各关节在X ，Y ，Z轴方向的偏移量。ξ，ξ，ξ i4 i5 i6 结果会有误差。文中对任意关节构建了如图2所示误差 分别代表绕Y ，Z ，X轴的旋转误差。 收稿日期：2015-01-23 作者简介：胥素芳 1980 - 女 陕西宝鸡人 讲师 硕士 研究方向为计算机应用技术 （ ）， ， ， ， ， 。 【96】 第37卷 第5期 2015-0