Calibración Cinemática de un Manipulador Espacial Basada en un Sistema de Medición Visual con Filtro de Kalman Extendido
Autores: Wang, Zhengpu; Cao, Baoshi; Xie, Zongwu; Ma, Boyu; Sun, Kui; Liu, Yang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Calibración Cinemática de un Manipulador Espacial Basada en un Sistema de Medición Visual con Filtro de Kalman Extendido
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Calibración
Parámetros cinemáticos
Brazo robótico
Filtro de Kalman extendido
Manipuladores espaciales
Precisión de pose
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
La calibración de parámetros cinemáticos se ha utilizado ampliamente para mejorar la precisión de la pose (posición y orientación) del brazo robótico. Normalmente, se proporciona equipo de medición inteligente con alta precisión para el manipulador industrial. Desafortunadamente, existe un gran ruido en el sistema de medición visual, que se proporciona para manipuladores espaciales. Para superar el efecto adverso del ruido de medición y mejorar la optimalidad del tiempo de calibración, se propone en este artículo un método de calibración basado en el filtro de Kalman extendido (EKF) para manipuladores espaciales. En primer lugar, se establece el modelo de identificación basado en el método de modelado de Denavit-Hartenberg (D-H). Luego, la cámara, que está rígidamente unida al efector final, toma fotografías de una placa de calibración que se coloca alrededor del manipulador. La pose real del efector final se calcula en función de las imágenes de la placa de calibración. Posteriormente, se introducen diferentes datos entre la pose real y la pose teórica, mientras que los parámetros de error se estiman mediante EKF y se compensan en el algoritmo cinemático. El resultado de la simulación muestra que la precisión de la pose ha mejorado aproximadamente en un 90 por ciento. En comparación con el método de calibración de la estimación de mínimos cuadrados (LSE), EKF es beneficioso para optimizar aún más el tiempo de calibración con una velocidad de cálculo más rápida y garantizar la estabilidad de la calibración.
Descripción
La calibración de parámetros cinemáticos se ha utilizado ampliamente para mejorar la precisión de la pose (posición y orientación) del brazo robótico. Normalmente, se proporciona equipo de medición inteligente con alta precisión para el manipulador industrial. Desafortunadamente, existe un gran ruido en el sistema de medición visual, que se proporciona para manipuladores espaciales. Para superar el efecto adverso del ruido de medición y mejorar la optimalidad del tiempo de calibración, se propone en este artículo un método de calibración basado en el filtro de Kalman extendido (EKF) para manipuladores espaciales. En primer lugar, se establece el modelo de identificación basado en el método de modelado de Denavit-Hartenberg (D-H). Luego, la cámara, que está rígidamente unida al efector final, toma fotografías de una placa de calibración que se coloca alrededor del manipulador. La pose real del efector final se calcula en función de las imágenes de la placa de calibración. Posteriormente, se introducen diferentes datos entre la pose real y la pose teórica, mientras que los parámetros de error se estiman mediante EKF y se compensan en el algoritmo cinemático. El resultado de la simulación muestra que la precisión de la pose ha mejorado aproximadamente en un 90 por ciento. En comparación con el método de calibración de la estimación de mínimos cuadrados (LSE), EKF es beneficioso para optimizar aún más el tiempo de calibración con una velocidad de cálculo más rápida y garantizar la estabilidad de la calibración.