发布时间 : 星期六 文章机械手设计英文参考文献原文翻译更新完毕开始阅读
4. 如果J值收敛于一点，就停止迭代。否则，返回到步骤2。
注意，通过以上程序，J有可能不会收敛于总体最优值，但它却提供了一个通过微量估计达到足够精度度的最佳方法。
4 校准方面的实验结果
4.1 实验装置
我们建立了一个实验装置，由两套六自由度机械手和两个由如图2所示的单色电荷耦合摄像机组成。每个机械手的手臂上都安装了一个发光二极管，用来作为校准的标记。两台机械手都有
的重复精度。每台电荷耦合摄像机具有640*416的像素分辨率。
图2 试验设备
4.2 准确度方面的结果
当一个新的机器人安装好后，转换的精度取决于我们的校准方法。摄像机的布置说明详见图3。两个机器人依次在校准空间内移动。注意，摄像机应放置在任何可以捕获到发光二极管标记的地方。
图3：实验中的摄像机布置
（a）较大的校准空间（200[mm]维度空间）
（b）较小的校准空间（100[mm]维度空间）
图4：校准精度
两个校准空间被用于不同尺寸的维度内：一个200mm的多维数据集和一个100mm的多维数据集。这是为了审核空间大小对于标准误差的影响。发光二极管标记的位置被抽样作为控制点，分布在每个维度内的
2*2*2
到
5*5*5
的坐标格网点内
。校准的准确性可用以下的误差指数来评估：
（7）
（8）
通过校准中测得的数据进行计算，得出的内的相等的内插点，我们用
和
是“明显的”校准误差。这就意
味着，校准误差只有在校准进程内用坐标网格点才可以评估。然而，由于我们需要校准空间
（9）
（10）
来求出大量
点和
点的值。因此，在机器人的实际操作中，
和
更接近误
和就
差。在该实验中，我们用5*5*5的坐标网格点中的位置数据进行计算，得出
。注意，当如图4中的
分别等于
和
。
时，
和
实验结果如图4所示。在狭小的校准空间内，校准误差更小。增加控制点的数量增加将减小
，但会让校准时间变长。在当前的实验中，当
完成校准；而当实现精度
时，则大概需要十分钟。
在较大的校准空间内大约为0.33mm，在较小的校准空间内大约为0.16mm。
要大得多。前者代表“绝对精度”，被公认为是大
时，大概需要两分钟来
这些值当然要比重复精度
约平均5到10倍的重复精度。我们也将这一精度与文献的精度相比较； 壮等人[12]使用协
调测量仪使机械手定位精度达到0.6mm；波尼兹[9]在最大应用接触力的基础上达到了0.3mm的精度。因此，即使我们使用的是普通摄像机，我们的方法达到的精度也相对较高。这足以实现机器人之间的操作，例如交接一个零件（图5）。
图5：校准之后的交接实验
以下方法将进一步提高校准精度： ? ? ?
个体机器人的校准（比如，它们的运动参数的识别）； 使用更多的各项同性标记； 使用更高分辨率的摄像机。
5 自动校准的插入与生产
“插入与生产”一词，是表示该功能的通用名称，该功能使制造系统[7][8]的可重构性成为可能。作者已经编写了“插入与生产”的基本程序。现在，我们定义一种新的程序，用我们的校准方法，在装配系统内安装一个新的机器人。 一个新的机器人的插入过程应当按照如下步骤执行：
1. 一名人工操作员请求允许在装配单元内安装一个新的机器人。
2. 如果允许，操作员将机器人放置到装配单元内。
3. 机器人向所有的现有装配机器人发布自己的信息，这些信息包括其活动空间和大体位置。这些可以由人工操作员来完成。
4. 每一个现有机器人，有可能是新机器人的友邻机器人，测量它与新的机器人之间操作
的大体位置。 5. 该新机器人和每一个友邻候选机器人在大体的测量位置周围执行自动校准程序，该程
序如前文第三节所述。 6. 执行完所有的校准之后，新的机器人进行装配操作。
以上所有的程序可以通过机器人之间的协调来完成。插件程序完成后，包括新机器人在内的所有机器人通过协调，分别进行装配。协调进程具体细节见[8]。
6 总结
本文针对装配系统的可重构性，提出了一种自动校准的方法。两个机器人基础构架之间的转换由两台摄像机进行校准，摄像机的放置要求精度不高。在本文中，我们阐明了以下问题：
? 每一个机器人的基础构建由两台摄像机以及机器人上的发光二极管标记来校准。 ? ? ?
摄像机定位和机器人定位使得校准工作整体上得以实现。
实验中的校准误差是0.2-0.6mm，与其他研究相比，该精度相对较高。 校准工作在2到5分钟之内完成，因此它符合“插入与生产”的概念。
我们编写了一个程序，在插入与生产框架的装配单元内安装一台机器人。该方法将提高装配系统的可重构性。
7 致谢
该研究得到了国际研究项目“智能制造系统/子整体制造系统”的支持。作者向子整体制作系统项目的所有成员致谢。
8 参考文献 [1]科伦，Y.等.，1999，可重构性制造系统，国际生产工程学会年报，48/2:527-540。 [2]瓦肯尼斯，P.等，1995，柔性装配系统的设计，规划及控制，工业计算机，26/3:209-218。 [3]塞利格，G，库兹菲特，D，1999，装配控制基于主体的方式，国际生产工程学会年报，48/1:21-24。
[4]玉木，K.等，1993，使用可移动电荷耦合机器人的可重构装配中心，第24届工业机器人基本理论及应用学术讨论会论文集，119-126。
[5]空斗，S.等，1998，环保类高级单元机器人的发展，国际生产工程学会年报，47/1:381-384。 [6]哈奈，M.等，1999，针对市场的不确定性而采取的一种新的自主制造系统 美国物理协会：适应性生产系统，第二届智能制造系统国际研讨会论文集，15-22。 [7]新井，T.等，2000，依靠“插入和生产”的敏捷装配系统，国际生产工程学会年报，49/1:1-4。 [8]新井，T.等，2001，使用插入与生产的自律分散型装配系统，工业计算机，46/3:289-299。 [9]波尼兹，R.G.，夏，T.C.，1997，多机械手机器系统的校准，电气与电子工程师协会 机器人学与自动化杂志，1997/三月刊：18-22。
[10]夏皮罗，R.，1978，三维摄影的直接线性转变法，研究季刊，49:197-205。 [11]蔡，Y.，1987，通用计算机校准技术——使用现有的摄像机和镜头度量高精度三维机器视觉，电气与电子工程师协会 机器人学与自动化杂志，RA-3:4，323-324。 [12]壮，H.等，1996，用两组三维点集作配件定位的新方法以及其对机器人定位的应用 1996电气与电子工程师协会 机器人学与自动化的国际会议记录论文集，655-660。