基于PMPSD的工业机器人几何参数标定方法.docx

基于PMPSD的工业机器人几何参数标定方法
基于PMPSD的工业机器人几何参数标定方法
摘要：
工业机器人的准确性和效率对于自动化生产过程至关重要。机器人的准确性受到其几何参数的影响，而几何参数标定是提高机器人精度的关键。现有的标定方法通常基于精确的测量设备，但这些设备费用高昂且使用复杂。本论文提出了一种基于PMPSD（平均定位最小二乘方法）的工业机器人几何参数标定方法，该方法通过最小化偏差求解机器人几何参数，不仅准确性高且成本低廉。
1引言
工业机器人在现代制造中起着至关重要的作用，其精确性和效率直接影响到生产线的质量和产能。机器人的几何参数对其精度和可靠性有着重要影响，因此准确标定机器人的几何参数是提高机器人精度的必要手段。
2相关工作
几何参数标定是机器人领域的研究热点之一。现有的标定方法主要有误差反向传播法、闭环标定法和最小二乘法等。误差反向传播法需要建立复杂的几何误差模型，计算复杂且容易受到测量误差的影响。闭环标定法通过机器人执行一系列运动，根据运动轨迹求解几何参数，但对于具有大量自由度的机器人来说，计算复杂度较高。最小二乘法是一种常用的标定方法，通过最小化测量值与预测值之间的差异来求解几何参数，然而传统的最小二乘法容易受到测量误差的影响。
3PMPSD方法
PMPSD（平均定位最小二乘方法）是一种基于统计学原理的标定方法，适用于高精度和复杂环境下的机器人几何参数标定。其主要优点是支持多传感器融合，减小测量误差的影响，同时具有较高的标定精度和可靠性。PMPSD方法通过最小化偏差来求解机器人的几何参数，其步骤如下：
（1）传感器标定：首先，需保证使用的传感器能够提供准确的测量数据，因此需要对传感器进行标定，包括相机标定、激光测量仪标定等。
（2）运动轨迹收集：在标定过程中，需要记录机器人执行的运动轨迹。可以通过激光测距仪或其他测量设备进行实时测量，并存储机器人末端执行器位置与时间的关系。
（3）计算误差估计：将机器人运动轨迹转换为空间中的实际位姿，并计算测量值与理论值之间的误差。通过多次测量，可以获得多组误差值。
（4）最小二乘求解：利用PMPSD方法，使用多组误差值进行最小二乘参数估计。通过最小化偏差，可以求解出机器人的几何参数。
4实验结果与分析
在实验中，使用了一台工业机器人进行几何参数标定。首先，在实验台上安装了相机和激光测距仪等传感器，并对其进行准确标定。然后，机器人执行一系列运动轨迹，并通过激光测距仪实时测量机器人末端执行器的位置信息。最后，将测量获得的位置信息与理论位置进行比对，并计算出测量误差。
实验结果表明，基于PMPSD的工业机器人几何参数标定方法具有较高的标定精度和可靠性。通过多次标定实验，得到的几何参数与理论值之间的差异较小，并良好地满足了机器人的准确性要求。
5结论
本论文提出了一种基于PMPSD的工业机器人几何参数标定方法，通过最小化偏差求解机器人的几何参数。与传统的标定方法相比，该方法具有较高的准确性和可靠性，并且成本相对较低。实验结果表明，该方法可以有效提高机器人的精确性和效率，对于自动化生产过程具有重要意义。
参考文献：
[1]Gao,X.,Li,Q.,Li,X.,&Qu,J.(2018).IndustrialRobotCalibrationBasedOnPMPSDMethod.Proceedingsofthe9thInternationalConferenceonMechanicalandAerospaceEngineering,123-126.
[2]Gao,X.,Li,Q.,Li,X.,Xu,J.,&Zhu,H.(2019).ANovelCalibrationMethodforIndustrialRobotBasedonPMPSD.JournalofRobotTechnology,42(1),37-45.