高速四轴码垛机器人实现情况

时间：2017-12-12 来源：机器人在线阅读：7642

高速四轴码垛机器人实现情况

国外研究现状及分析

机器人研究中，高速率、运行轨迹平稳、绝对定位精度高一直是轨迹规划最终目标。国内外专家学者为实现之一目标，都做出了很多研究，他们研究的方向各不相同，主要分为时间最优和能量最优这两个方向。与此同时，机器人的标定对精度的影响也非常大，也需要研究者去不断提出更好的标定技术来满足实际工作需求。

针对时间最优这一目标，国外专家学者提出了一些不同的规划方法，Gasparetto等采用三次样条曲线插值关节位置序列，规划出了满足约束的Time-Jerk综合最优，并且保证了关节速度和加速度连续。 Srinivas等人提出的自适应遗传算法，能够自行改变交叉概率和变异概率，最终实现全局最优和快速收敛。部分研究人员采用了SQP的方法进行了时间最优的轨迹规划，但是该方法只能保证在关节空间规划时的时间最优，无法保证局部路径的精度。 Pfeiffer和Johanni为了提高效率，将各路径点的速度作为约束条件来计算出最短时间点序列。Tondu等人在连接各关节轨迹的中间点时使用带有光滑转折的直线段代替多项式，同时也基于运动学参数的约束进行时间最优的轨迹规划，但是在生成轨迹时不能直接对中间点进行插值操

作。Kim和Shin基于机械手的动力学模型，在关节空间中设计了一种满足力矩约束的最小时间路径规划方法。

而在对机器人的研究中，为了提高精度，标定技术也是很重要的，大部分机器人的重复定位精度都较高(可达到0.01 mm，而绝对定位精度受制造、装配、摩擦、负载等各种因素的影响较大，精度就会较差(仅几毫米)，所以机器人标定技术的研究自然就成为必须研究的方向。国外许多专家学者也提出了很多的标定方法，Veitsehegger等人提出了基于运动学的机器人精度分析，YANG等人提出了一种基于局部指数积法的模块化机器人运动学参数标定方法，标定的结果可实现运动学模型的位姿误差补偿

国内研究现状及分析

对于机器人轨迹规划，国内一些专家学者也提出了自己的方案，周小燕等人提出了基于IAGA的机械手时间最优轨迹规划，但该方法没有与多项式插值结合，但是机械臂的运行效果并不理想。林仕高，陈伟华等人分别采用5次样条曲线和三次B样条曲线对机器人进行轨迹规划，不过都只是在任务空间规划，并没有在关节空间规划，有其局限性。谭冠正通过在设定的手部路径上按一定规则额外选取多个附加节点，该方法可以提高轨迹运行精度，但是计算量太大，消耗了过多的运行时间

这些专家学者提出了很多轨迹规划方案，都有其优点，但是也有一定的局限性，不能同时兼顾速度与轨迹精度，尤其在码垛一些箱体货物时，部分箱体要求接口相扣，此时在安放箱体前的部分轨迹就要保持是一条垂直直线，但是又不能影响整个工作过程的速度，这就需要寻找更简洁、更优的轨迹规划方法来实现时间最优的目标，而本文提出的方案的优点在于既能够提高机器人运行速度，又能够在货物安放前获得所需的轨迹精度。

针对机器人标定技术的研究，国内一些专家学者也提出了相应的方案，谭月胜等将旋量理论和距离误差相结合，对机器人进行了标定仿真。天津大学的叶声华，王一等人利用激光跟踪仪对6R机器人进行了参数的标定，到目前为止，基于模型的参数标定方法得到众多学者的关注。为了提高绝对定位精度，必须进行标定，进行参数识别和误差补偿从而达到最终的精度要求

目前国内外专家学者在对机器人标定时的不足之处在于未考虑到机器人本体安装平面的不平度，且很少对所有D-H参数进行标定以及测量仪器的精度不足，从而导致标定结果精确度不足。本文提出一种标定方法，采用Leica AT901-B激光跟踪仪先对装载码垛机器人的基平面进行标定，再来测量自主研发的TR-F 120码垛机器人实际位置坐标，对所有D-H参数进行标定，利用最小二乘法来对机器人进行误差计算，最终提高绝对定位精度。