大臂展空间机械臂运动学参数精确标定

周伟刚１，魏一博１，李一辉１，蒋志宏１，黄一强１，唐自新２，张晓东２，刘一鑫２

（１．北京理工大学机电学院智能机器人研究所，北京１０００８１；

２．北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室，北京１０００９４）摘要：大臂展空间机械臂，由于臂杆的几何参数误差及柔性等因素将会导致其末端定位产生很大误差，然而在某些空间作业时对机械臂末端定位精度要求较高，为了获得其准确的运动学参数，提出了一种线性标定机器人运动学参数的简便方法三以一个７自由度空间机械臂为研究对象，采用Ｄ?Ｈ建模方法建立了机器人运动学模型，基于该模型建立了机器人运动学误差模型，最后通过计算机器人末端的位姿误差，标定了该机器人的运动学参数三仿真实验表明该标定方法有较高的精度，并且该方法操作简单二便于实际应用三

关键词：机器人；运动学参数；误差模型；标定

中图分类号：Ｖ１９一文献标识码：Ａ一文章编号：１６７４?５８２５（２０１６）０４?０４６６?０５

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅａｒｍａｎｄｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｗｉｌｌｌｅａｄｔｏａｌａｒｇｅｅｒｒｏｒｉｎｔｈｅｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔａｒｍｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｉｎｓｏｍｅｓｐａｃｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｌｉｎｅａｒｃａｌｉｂｒａ?ｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｒｏｂｏｔｋｉｎｅｍａｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔａｋｉｎｇａ７ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ａｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＤ?Ｈｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌｗａｓａｌｓｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｅａｓｙｔｏｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｏｔ；ｋｉｎｅｍａｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌ；ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ

收稿日期：２０１５?０９?１０；修回日期：２０１５?１２?２０

基金项目：国家自然科学基金（６１５７３０６３，６１５０３０２９）；国家８６３高科技计划项目（２０１５ＡＡ０４３１０１）；国家科技支撑计划（２０１５ＢＡＦ１０Ｂ０２）作者简介：周伟刚（１９９２－），男，硕士研究生，研究方向为机器人控制三Ｅ?ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｗｅｉｇａｎｇ１８＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ１一引言

在航天任务中，如航天器的交会对接二卫星的

故障维修以及卫星的捕获等，这些任务很难由航

天员来完成［１?２］三空间机器人可以辅助航天员到达和扩展其维护作业区域，提高其作业效率和安全性［３?４］三要实现某些精细的空间操作任务，需要机器人具有很高的末端定位精度三然而机器人在生产装配过程中的误差二关节间的传动间隙二臂杆柔性等造成机器人实际的运动学参数与理论值存在偏差，使得最终机器人末端的位姿产生误差三对于第２２卷一第４期２０１６年一８月一一一一一一一一一载一人一航一天ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ一一一一一一一一一Ｖｏｌ．２２一Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１６