基于等效运动链的并联机器人运动学标定方法

作     者：夏纯 张海峰 李秦川 柴馨雪 XIA Chun;ZHANG Haifeng;LI Qinchuan;CHAI Xinxue

作者机构：浙江理工大学机机械与自动控制学院杭州310018 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第14期

页      面：71-84页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51935010,52005448) 浙江省自然科学基金(LQ19E050015)资助项目 

主　　题：并联机器人 Grassmann–Cayley代数 等效运动链 误差建模 运动学标定 

摘      要：为了解决并联机器人结构复杂难以准确求解误差模型的问题,提出一种基于等效运动链的并联机器人运动学标定方法。首先通过并集和交集算子求解动平台上的运动空间解析表达式,构建与动平台运动空间等效的虚拟串联运动链,并对其进行误差模型,再将末端误差补偿到等效运动链的末端,最后通过并联机器人运动学反解计算出误差补偿后动平台末端位姿对应的驱动值,并将其补偿到并联机器人的驱动关节中。以2-UPR-RPU并联机器人和冗余驱动的2-UPR-2-RPU并联机器人为例,二者的运动空间都等效于一个RPR串联运动链,对虚拟串联RPR运动链进行误差建模,并对误差模型进行仿真与标定试验验证。试验结果表明,标定后的2-UPR-RPU并联机器人和冗余驱动的2-UPR-2-RPU并联机器人位置误差和姿态误差平均值下降明显,均验证了该方法的正确性。所提方法将并联机器人的误差建模转化为等效的串联运动链的误差建模,直接将等效运动链补偿的末端位姿代入并联机器人的运动学反解即可得到驱动关节的补偿值,无需进行并联机器人的运动学正解,具有计算简单的优点。