机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (21): 192-203.doi: 10.3901/JME.2025.21.192
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柴馨雪, 陶奕良, 祖洪飞, 徐灵敏, 李秦川
CHAI Xinxue, TAO Yiliang, ZU Hongfei, XU Lingmin, LI Qinchuan
摘要: 运动学标定是并联机器人精度保障的重要手段。现有的标定方法只能单独对几何误差或非几何误差进行补偿,效率较低,并且未考虑由传统误差模型局限性所导致的部分无法辨识的几何误差影响。针对以上问题,提出了一种基于误差模型与机器学习结合的并联机器人误差补偿方法,并应用于2PRU-PSR并联机器人(P:移动副,R:转动副,U:虎克铰,S:球铰)。首先,基于闭环矢量法建立2PRU-PSR并联机器人的运动学模型,利用矢量微分法建立几何误差模型。其次,应用最小二乘平方和优化函数lsqnonlin对几何参数进行辨识并完成部分几何误差补偿。然后,针对标定后剩余部分无法辨识的几何误差和非几何误差,分别采用BP(Back propagation)神经网络和高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)模型进行误差预测与补偿。最后,通过仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。实验结果表明经过运动学标定并结合BP神经网络预测补偿后2PRU-PSR并联机器人末端平均位置误差由5.121 4 mm减小至0.105 0 mm,平均姿态误差由0.027 6 rad减小至0.003 80 rad;结合GPR模型预测补偿后末端平均位置误差由5.121 4 mm减小至0.091 8 mm,平均姿态误差由0.027 6 rad减小至0.005 68 rad。该方法同样适用于其他并联机器人的误差补偿,以提高末端精度。
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