基于病态参数分离的机器人运动学标定测量构型优化

作     者：郭万金 李锦辉 郝钦磊 曹雏清 赵立军 Guo Wanjin;Li Jinhui;Hao Qinlei;Cao Chuqing;Zhao Lijun

作者机构：长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 芜湖哈特机器人产业技术研究有限公司芜湖241007 埃夫特智能装备股份有限公司芜湖241060 长三角哈特机器人产业技术研究院芜湖241007 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150000 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      面：299-314页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52275005) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(300102253201) 安徽省博士后研究人员科研活动经费资助项目(2023B675) 安徽省教育厅科学研究重点项目(KJ2020A0364) 中国博士后科学基金(2022M722435)项目资助 

主　　题：机器人运动学标定 测量构型优化 病态参数分离 DETMAX-IDE算法 位置误差模型 

摘      要：针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE)算法的机器人运动学标定测量构型分步优化方法。首先,建立机器人位置误差模型。其次,建立一种可观性综合指标,评价不同机器人标定测量构型的总体可观测性和灵敏度。最后,分离机器人运动学位置误差模型的病态参数,建立测量构型优化目标函数和约束条件,提出一种基于DETMAX算法与改进差分进化算法结合的分步迭代优化算法(简称为DETMAX-改进差分进化算法,简写为DETMAX-IDE算法),开展机器人运动学标定测量构型分步迭代优化。通过机器人运动学标定仿真与实验,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,与随机测量构型相比,所提方法对应的机器人绝对定位精度的平均值和均方差分别降低了62.09%和62.45%。