9、电缆驱动并联机器人自校准方法研究

电缆驱动并联机器人自校准方法研究

1. 引言

电缆驱动并联机器人（CDPRs）是一类由电缆驱动的并联机器人。机器人校准的目的是通过传感器数据提高机器人定位精度，而不改变机器人设计。校准不仅对机器人定位精度很重要，还对运动控制、机器人生产评估等方面有贡献。

在模型参数校准方法中，本文采用非线性最小二乘法（NLLS）进行参数识别。为进行CDPR校准，需要测量数据，传感器分为内部传感器（如电机编码器和电缆力传感器）和外部传感器（如相机），本文的自校准通过内部传感器实现。

本文对感兴趣变量值（包括出口点的笛卡尔坐标、移动平台位姿和初始电缆长度）进行校准过程模拟，研究的机器人具有3自由度点质量移动平台和4根电缆，校准模拟考虑了出口点滑轮的建模，仅使用编码器进行。

2. CDPR建模

研究的CDPR由一个3自由度点质量末端执行器M和m = 4根电缆控制，每根电缆绕过固定在任意出口点Ai的滑轮，电缆长度由电机控制，电机配备编码器测量其角位置和速度。

相关参数计算如下：
1. 总电缆长度：(l_{ti} = l_{si} + l_{ci})
2. 电缆在滑轮上的长度：(l_{si} = r_p(\pi - \alpha_i))
3. 滑轮中心：(o_i = a_i + r_p {^b}R_ix_p)
- 其中({^b}R_i = \begin{bmatrix} \cos\theta_i & -\sin\theta_i & 0 \ \sin\theta_i & \cos\theta_i & 0 \ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix})