Research on Kinematic Calibration and Inverse Solution of 6-DOF Hydraulic Manipulator

摘要： 鉴于运动学标定能够有效地提高机械臂的定位精度且逆运动学求解是控制机械臂正确运动的关键。以六自由度液压机械臂为研究对象，采用M-DH方法和几何映射方法分别实现了液压机械臂Ⅰ型运动学和Ⅱ型运动学误差建模，然后基于列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt, L-M)算法辨识误差参数。另外考虑到机械臂存在几何参数误差，无法应用反变换法求解机械臂的逆运动学，为此提出一种结合解析解法和偏微分理论的逆解计算方法。仿真试验结果表明，经过L-M算法标定后，液压机械臂的末端位置误差从3.032 9 mm下降到0.007 0 mm，效果提升99.77%，液压缸1的位置误差从1.276 2 mm下降到0.000 3 mm，效果提升99.98%，液压缸2的位置误差从1.167 0 mm下降到0.001 2 mm，效果提升99.90%，证明了标定算法的有效性。此外仿真结果还表明所提出的逆解计算方法可有效地获得机械臂逆解。