9、缆索驱动并联机器人自校准方法模拟研究

缆索驱动并联机器人自校准方法模拟研究

1. 引言

缆索驱动并联机器人（CDPRs）是一种由缆索驱动的并联机器人。机器人校准旨在通过传感器数据提高机器人定位精度，而无需改变机器人设计。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。

用于模型参数校准的方法有很多，本文采用非线性最小二乘法（NLLS）进行参数识别。在进行CDPR校准需要进行测量，传感器主要分为两类：
- 内部传感器 ：包括电机编码器和缆索力传感器，自校准通过内部传感器实现。
- 外部传感器 ：如相机，可直接测量移动平台的位置和方向。

本文对具有3自由度、点质量移动平台和4根缆索的机器人进行校准过程模拟，考虑了出口点滑轮的建模，仅使用编码器进行校准，并分析了校准调整参数和测量位姿数量对校准质量的影响，比较了使用和不使用雅可比矩阵的校准效果。

2. CDPR建模

所研究的CDPR由一个3自由度的点质量末端执行器M和4根缆索控制，每根缆索绕过固定在任意出口点Ai的滑轮，缆索长度由电机控制，电机配备编码器测量其角位置和速度。

在建模过程中，相关参数和计算步骤如下：
- 总缆索长度 ：总缆索长度 $l_{ti}$ 由绕在滑轮上的长度 $l_{si}$ 和从滑轮出口点到平台的长度 $l_{ci}$ 组成，即 $l_{ti} = l_{si} + l_{ci}$。
- 绕滑轮长度计算 ：$l_{si} = r_p(\pi - \alpha_i)$，其中