改进鱼群算法机器人几何参数标定

赵铁军，杨伟林

(沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870)

0 引言

机器人运动学建模常采用D-H(Denavit&Hartenberg)法[1]；误差辨识常将智能算法应用在该领域，其中遗传算法[2]、粒子群算法[3]较为常用。以上方法都被验证可行，但算法都较为复杂。人工鱼群常用作雷达参数与电机参数的参数估计，且算法参数较少，将其应用于机器人参数辨识可降低算法复杂度。张宏伟[4]利用传统人工鱼群算法进行参数辨识，但只能进行粗辨识。陈淑英等[5]采用传统人工鱼群与相关向量机结合的方法对机器人进行参数辨识，辨识效果好，但算法复杂度偏高。本文结合以上分析，就机器人标定问题修改了目标函数，将其转化为关于机器人几何误差的高维非线性方程，将位姿误差和的最小值作为目标函数，根据朱旭辉等的研究[6]，结合本文确定的目标函数，对参数误差寻优。通过实际仿真验证，证明了该方法应用在此领域有效。

1 机器人几何误差模型

1.1 MD-H模型的建立

在建立机器人理论运动学模型时，常用D-H的建模方法，但由于实际上机器人相邻两关节轴间存在平行度误差而又不完全平行，就会导致关节参数突变。故为了更好地表示实际机器人模型，Hayati等提出了MD-H(modified D-H)方法，该方法的相邻两杆矩阵表示形式[7]为：

(1)

其中:θi为坐标变换过程中绕z轴的关节转角；di为连杆偏移量；ai为杆长；αi为连杆扭转角；βi为关节坐标系绕y轴旋转的转角。另外，cθi=cosθi，sθi=sinθi，限于篇幅，其余符号表达式同理可得。

由式(1)可知，相邻两杆间几何参数为5个，即(θi,di,ai,αi,βi)，则n自由度的机器人名义位姿为：