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六轴关节标定与模型辨识

📚 共计 30 章节

课程导论：标定意义与精度

六轴机器人标定的意义、精度与重复精度的区别、标定流程总览。

机器人运动学基础

齐次变换矩阵、DH参数法、正运动学建模。

逆运动学求解

解析法与数值法、多解选择策略、奇异位形分析。

机器人误差源分析

几何误差、非几何误差（柔性、摩擦、温度）、误差传递模型。

几何非几何

测量设备与原理

激光跟踪仪、球杆仪、视觉测量系统、测量原理与精度对比。

坐标系建立与转换

世界坐标系、基坐标系、工具坐标系、用户坐标系的定义与标定。

坐标系标定

工具坐标系标定

TCP标定原理、四点法、六点法、精度验证。

工件坐标系标定

三点法、多点拟合、与基坐标系的关联。

DH参数标定原理

基于闭环误差模型的参数辨识、最小二乘法。

闭环最小二乘

位置误差模型

建立关节角误差与末端位置误差的映射关系。

姿态误差模型

旋转矩阵误差、欧拉角误差、四元数误差表示。

旋转四元数

全位姿误差模型

位置与姿态耦合误差的综合建模。

测量数据采集策略

测量点规划、激励轨迹设计、数据滤波与预处理。

最小二乘参数辨识

线性最小二乘、加权最小二乘、递推最小二乘。

非线性优化方法

Levenberg-Marquardt算法、高斯-牛顿法、信赖域法。

参数可观测性分析

可观测性指标、最优测量位姿选择。

可观测位姿

冗余参数处理

参数耦合、奇异值分解、参数约简策略。

标定算法验证

仿真验证、残差分析、交叉验证。

关节柔性误差建模

关节刚度辨识、重力补偿模型。

连杆柔性误差建模

有限元简化模型、变形补偿。

有限元补偿

摩擦与回差补偿

Stribeck摩擦模型、齿隙模型、离线补偿。

温度影响与补偿

热膨胀模型、温度传感器融合、实时补偿。

热膨胀融合

末端负载质量、质心、惯量的辨识方法。

动力学参数辨识

拉格朗日法、牛顿-欧拉法、激励轨迹设计。

拉格朗日牛顿-欧拉

傅里叶级数激励轨迹

有限项傅里叶级数、频率选择、幅值约束。

傅里叶幅值

参数辨识实验设计

数据采集、滤波、参数估计、模型验证全流程。

全流程验证

标定软件架构

数据管理、算法模块、可视化、用户界面设计。

标定精度验证

ISO 9283标准、重复定位精度测试、轨迹精度测试。

焊接机器人标定、搬运机器人标定、装配机器人标定。

自标定技术、基于视觉的在线标定、数字孪生与标定融合。

自标定数字孪生