工业机器人几何参数标定综述.pdf

工业机器人几何参数标定是指对工业机器人进行校准，以确定其几何尺寸、位置和方向等参数的精确值的过程。标定对于提高机器人作业的精密度至关重要，尤其是对绝对定位精度的提高尤为重要，而在不改变硬件设备的前提下，通过精确的几何参数标定能够实现这一目的。 工业机器人几何参数误差是影响机器人作业精度的主要误差源。据相关研究，几何参数误差约占机器人总误差的90%。因此，多年来学者们一直在致力于研究更为精确的机器人几何参数标定方法。通过标定，可以将机器人作业精度的误差降到最低，提高其重复定位精度和绝对定位精度。 在标定技术中，机器人标定分为关节级标定、运动学标定（即几何参数标定）与非运动学标定。其中，运动学标定直接关系到机器人的几何参数，是提高机器人绝对定位精度的关键。几何参数标定的实施包括建模、测量、参数辨识以及误差补偿四个步骤。建立完善的几何学误差模型需要具备模型的完整性、参数的准确性以及误差的可控性。 根据测量方法的不同，机器人几何参数标定可以分为外部测量标定法和自标定法。外部测量标定法依赖于外部的测量设备对机器人进行精确测量，然后通过特定算法识别出几何参数，并对误差进行补偿。这种方法涉及的步骤包括建模、测量、参数辨识和误差补偿。自标定法则是不借助外部测量设备，通过机器人自身系统中的空间约束和冗余传感器来实现标定。这种方法同样涉及到参数辨识和误差补偿，但更侧重于机器人系统内部的计算与控制。 在对现有的机器人几何参数标定方法进行分析时，学者们发现了一些不足之处，例如标定方法的复杂性、标定过程的耗时长以及标定结果的可靠性等。为了改进这些不足，学者们提出了面向新一代几何产品技术规范（GPS）的机器人几何参数标定发展方向。 标定方法的研究是工业机器人技术中的一个重要领域，它涉及机器人学、计量学、控制工程、计算机科学等多个学科。对于精度要求极高的工业应用，如精密制造、医疗手术、微装配等领域，几何参数标定更是发挥着不可或缺的作用。随着技术的不断进步，尤其是在机器学习、深度学习等领域的发展，未来可能会有更多创新的算法应用于机器人几何参数标定，以实现更高水平的精度和效率。 关键词“计量学”在本文中指的是测量学，它是一门研究测量理论、测量方法和测量误差的科学，为机器人几何参数标定提供理论基础。而“绝对定位精度”是指机器人能够准确地将末端执行器移动到指定位置的能力，它直接关系到机器人作业的精确性和可靠性。 基金项目部分提及了国家自然科学基金项目和江苏省高校自然科学基金项目对本研究的支持，这体现了相关领域研究的学术价值和实际应用的潜力。作者简介部分显示温秀兰博士为南京工程学院自动化学院教授，主要研究方向包括精密计量理论与方法、机器人标定技术等，这说明了作者的专业背景和研究方向的权威性。 通过本文的综述，我们可以看到工业机器人几何参数标定不仅是一个技术性问题，也是涉及到跨学科知识的综合性问题。标定方法的发展不仅能够提升机器人的作业精度，还能够推动整个机器人技术及相关领域的进步。