基于无量纲化辨识雅可比矩阵选取测量位姿的Stewart并联机构运动学标定

• 作者: 冯新宇 张立杰 强红宾 薛大鹏
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 并联机构 运动学标定 辨识雅可比矩阵 无量纲化 测量位姿 可观测性指标
• 年，卷（期）: 2020,（7）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 1546-1557
• 页数: 12页
• 分类号: TP242
• 字数: 5987字
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/OPE.20202807.1546

摘要

运动学标定是提高并联机构精度的重要途径.采用与辨识雅可比矩阵相关的可观测性指标最大化的方法选择测量位姿,可以提高并联机构运动学标定对传感器测量噪声的鲁棒性.辨识雅可比矩阵是并联机构位移和姿态的函数,但位移和姿态对应的辨识雅可比矩阵中的元素的数量级不同,导致所选测量位姿的位移和姿态对测量噪音的鲁棒性不同.因此,本文提出先对辨识雅可比矩阵进行无量纲化,再通过可观测性指标选择测量位姿,保证位移和姿态对测量噪音具有相同的鲁棒性,进而提高标定精度.通过数值算例,3种测量噪音下该方法标定的结构参数精度相对于传统方法均有大幅提高,分别由1.007 5,0.100 9,0.010 1 mm提高到0.033 7,0.033 7,0.003 4 mm;该方法标定的位置精度相对于传统方法基本不变,但姿态精度有大幅提高,分别由0.015 2°,0.003 3°,0.000 15°提高到0.003 3°,0.000 3°,0.000 033°.以该方法选取的测量位姿对Stewart并联机构进行标定试验,标定前后位置和姿态的误差均值分别从2.321 mm和0.246°降至0.242mm和0.025°,有效地提高了位姿精度.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张立杰	燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室	68	745	15.0	25.0
5	强红宾	燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室	3	11	2.0	3.0
6	薛大鹏	燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室	1	0	0.0	0.0
7	冯新宇	燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室	1	0	0.0	0.0