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国际金属加工网 2018年07月24日

DH参数校准模块

(Denavit-HartenbergModeling&Calibration)

(上接)

c)    基坐标系和工具坐标系的处理;

基坐标系是机器人DH模型的起始坐标系,根据厂家的不同定义,有的可能存在明确的几何特征,例如底座安装基面和定位销,也有可能是根据J1坐标系向下移动一个理论高度差,虚拟定义。对于这两种情况,在DH模型算法中应该采用不同的处理。对于前者,需要在测量系统中通过测量基坐标系的几何特征,确定从测量坐标系到基坐标系的矩阵变换,然后对DH模型中的相关变量进行求解计算,此时J1关节的θ和D都必须作为变量求解,因为J1关节和基坐标系间必定存在一定误差,需要进行补偿。对于后者,可以不需要预先测量基坐标系,而是将基坐标系的欧拉参数作为未知变量进行求解,此时J1坐标系和基坐标系间保持理论定义的变换关系,也就是说J1的所有4个参数都应该直接用理论值代入,并在求解过程中保持不变。需要注意的是,如果要保证机器人互换性指标,必须采用前一种处理方式,将基坐标系确定在明确的几何特征(机械接口)之上。

工具坐标系的处理和基坐标系类似,如果在末端法兰上存在工具安装标记(如定位销和安装面),并希望在将来可以用这些标记定位不同工具,则需要预先标定出测量靶标相对于工具坐标系的偏移值,在计算中使用该测量值作为工具中心位置,与此相对应,J6关节的DH参数应该作为变量参与求解,(主要是确定J6的θ和D);反之,如果不关心末端法兰的机械接口标记,则无需将J6的θ零位设为变量求解,固定其为理论值即可,此时靶标点的工具中心偏移值可作为未知变量求解,无需预先测量确定。

d)   优化计算结果

下图为典型的6轴串行机器人的进行DH参数补偿的优化结果,对于机械加工和装配精确的机器人,主要误差来源于关节角零位误差。

微信图片_20180724163951.jpg

经过优化计算后,全部50个校准位姿的误差,最大仅为0.43mm,平均误差和均方差分别为0.21mm和0.23mm,计算变量选取了18个参数(基坐标系欧拉变换6个变量,工具中心偏移3个变量,J2-J5零位4个变量,其他连杆参数5个变量),通过优化计算预期误差减小为17.5%。

e)  补偿效果仿真评估

ca88亚洲城app RMS系统提供了两种验证方式,一种是将补偿参数应用到机器人控制器,系统补偿更新后进行验证测量,测量数据代入修正模型进行验算(Post Compensation),另一种是在无法对机器人控制器应用补偿参数更新的情况下,对除校准位姿以外的测量多个验证位姿(不同于原先校准位姿),对测量结果进行验证计算,二者的差别主要在于应用θ零位修正值。这样做能极大的方便用户,保证DH参数更新的可靠性。客户也可以不修改控制器模型,而据此对机器人程序进行离线补偿。

微信图片_20180724163956.jpg

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