基于惯性测量单元的机械臂运动学参数估计算法研究

发布时间：2025-06-05 23:52

　　机械臂的运动学参数标定对提高机械臂的定位精度有着重要意义。由于现有的机械臂运动学参数标定方法所需要的末端执行器如激光跟踪仪、球杆仪以及三坐标测量仪等,有操作复杂、占地空间大、实验效率低以及成本高等缺陷,所以寻找一个操作简便且实验成本低的机械臂运动学参数标定方法有着重大意义。针对现有的机械臂运动学参数标定方法中所存在的问题,本文提出了一种基于惯性测量单元的机械臂运动学参数标定方法,即将惯性测量单元作为机械臂末端执行器读取末端笛卡尔空间下的加速度数据,通过归一化方程求得机械臂的运动学参数。相比于其它运动学参数标定方法,本文提出的方法操作更简便,效率高,且成本更低廉,随着惯性测量单元的不断更新升级,其精度会更高,由此所标定出的机械臂运动学参数会更加准确,该方法具有很广阔的发展前景。本文首先求解机械臂的雅可比矩阵,然后方程两边求导得到机械臂末端在笛卡尔空间下的加速度与机械臂关节空间下的角度、角速度和角加速度的关系式,并对其进行归一化处理,将所要识别的机械臂运动学参数提出,从而获得机械臂末端的线加速度与机械臂的运动学参数的关系表达式。基于以上理论,本文将UR(Universal Robot)工业机...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 机械臂运动学参数标定的国内外研究现状及分析
        1.2.1 机械臂运动学参数标定的国外研究现状
        1.2.2 机械臂运动学参数标定的国内研究现状
        1.2.3 机械臂运动学标定的研究现状分析
    1.3 课题主要研究内容
第2章 机械臂运动学参数估计算法
    2.1 引言
    2.2 机械臂运动学参数估计算法理论及推导
        2.2.1 机械臂运动学参数估计算法理论
        2.2.2 机械臂运动学参数估计算法理论推导
    2.3 六自由度机械臂运动学估计算法
        2.3.1 六自由度机械臂雅可比矩阵推导
        2.3.2 六自由度机械臂运动学估计算法推导
    2.4 本章小结
第3章 基于机械臂末端加速度信息的运动学参数测量原理
    3.1 引言
    3.2 递推最小二乘法
        3.2.1 递推最小二乘法理论
        3.2.2 递推最小二乘法理论推导
    3.3 基于机械臂末端加速度信息的运动学参数测量原理
    3.4 本章小结
第4章 六自由度机械臂运动学参数估计算法仿真实验
    4.1 引言
    4.2 六自由度机械臂运动学参数估计算法的仿真实验
    4.3 无噪声信号的仿真实验
    4.4 不同型号惯性测量单元的仿真实验
    4.5 机械臂末端加速度信号添加噪声的仿真实验
        4.5.1 机械臂末端加速度信号添加白噪声信号的仿真实验
        4.5.2 机械臂末端加速度信号添加说话噪声信号的仿真实验
        4.5.3 机械臂末端加速度信号添加工厂1噪声信号的仿真实验
        4.5.4 机械臂末端加速度信号添加工厂2噪声信号的仿真实验
        4.5.5 仿真结果分析与总结
    4.6 机械臂关节信号添加噪声的仿真实验
        4.6.1 机械臂关节信号添加不同噪声信号的仿真实验
        4.6.2 仿真结果分析与总结
    4.7 机械臂关节与末端加速度信号同时添加噪声的仿真实验
        4.7.1 机械臂关节与末端加速度信号同时添加噪声信号的仿真实验
        4.7.2 仿真结果分析与总结
    4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4049465