乔贵方 万 其 吕仲艳 康传帅 孙大林 温秀兰

(1.南京工程学院自动化学院, 南京 211167; 2.东南大学仪器科学与工程学院, 南京 210096)

0 引言

近年来，工业机器人在高端制造领域和农业领域的应用受到国内外研究机构的关注[1-3]。为了实现高精度、低成本、柔性化的加工系统[4]，欧盟于2010—2013年资助 COMET 项目，用于研究工业机器人在机械加工方面的关键技术。近些年，丁汉院士团队[1]、廖文和团队[5]以及邾继贵团队[6]重点研究将工业机器人应用于航天发动机的叶片智能磨抛作业、航天工业中钻铆/装配作业以及制造现场在线测量等高端制造领域。目前，工业机器人重复定位精度虽能达到0.01～0.1 mm，但其绝对定位精度仍为毫米级。利用视觉测量系统反馈实时调节工业机器人的末端位姿能够提高作业精度，但影响机器人的运动效率[7-8]。研究表明，采用机器人标定技术能够有效地提高工业机器人的绝对定位精度[9]。

机器人标定一般分为关节级标定、运动学参数标定与非运动学标定[10-11]。运动学参数误差是影响机器人作业精度的主要因素，约占总误差的80%以上[12]。运动学参数描述关节轴线之间的几何关系，如连杆长度、连杆扭角、关节距离、关节零位等。在机器人运动或载荷变化时，运动学参数误差保持不变，即运动学参数误差对机器人的所有位形是常数。基于运动学误差模型的机器人标定过程包括建模、测量、辨识及补偿4个基本步骤[13]。运动学模型应具备完整性、连续性和极小性。目前，机器人控制器中广泛使用DH运动学模型，但当相邻两轴平行或接近平行时，DH模型存在奇异性[14]。……