基于多目标优化的工业机器人位置与姿态精度提升方法
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TH7 TP391 TB92

基金项目:

国家自然科学基金( 51905258)、中国博士后科学基金( 2019M650095)、江苏省研究生科研与实践创新计划项目( SJCX23_1167,SJCX23_1164)、南京工程学院校级科研基金(CKJB202104)项目资助


Method for improving position and attitude accuracy of industrial robots based on multi-objective optimization
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    摘要:

    高端制造领域对工业机器人的精度性能要求越来越高。 为提升工业机器人末端的位姿精度性能,本文首先构建了基于 改进 DH (M-DH) 的全位姿运动学误差模型,该模型能较好地描述工业机器人的误差特性。 其次,本文分别构建了位置和姿态 的误差适应度函数,并结合多目标粒子群优化 (MOPSO)算法实现运动学参数的精确辨识,解决了位置误差和姿态误差的量纲 不同和量级相差较大的问题。 最后通过实验验证了基于 MOPSO 算法的有效性。 实验结果表明 Staubli TX60 工业机器人的平 均位置误差和平均姿态误差分别降低了 81. 04% 和 66. 64% ,并且与最小二乘(LM)算法、天牛须搜索群优化(BSO)算法以及粒 子群优化(PSO)算法等单目标优化算法相比,本文的 MOPSO 优化算法在运动学参数辨识的泛化能力和在最大位姿误差的优化 效果均最好。

    Abstract:

    The accuracy requirements of industrial robots are increasingly higher. Firstly, to improve the accuracy performance of industrial robots, this article proposes a full pose kinematic error model based on Modified Denavit-Hartenberg (M-DH), which can better describe the error of industrial robots. Secondly, this article constructs the error fitness function of position and attitude respectively. The multiple objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm is combined to achieve accurate identification of kinematic parameters. Thus, the problems of the position error and attitude error with different scales and magnitudes are solved. Finally, the effectiveness of the MOPSO algorithm is evaluated through experiments. The experimental results show that the average position error and the average attitude error of the Staubli TX60 industrial robot are reduced by 81. 04% and 66. 64% , respectively. Compared with the single-objective optimization algorithms based on the Levenberg-Marquardt ( LM) algorithm, the Beetle antennae search swarm optimization (BSO) algorithm, and the particle swarm optimization (PSO) algorithm, the MOPSO optimization algorithm presented in this article is the best method in terms of the generalization in kinematic parameters identification and the maximum pose error optimization.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

乔贵方,蒋欣怡,高春晖,刘 娣,宋爱国,宋光明.基于多目标优化的工业机器人位置与姿态精度提升方法[J].仪器仪表学报,2023,44(12):217-224

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  • 在线发布日期: 2024-02-27
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