工業機器人工作空間約束下激光雷達站位規劃*

高曉兵，張正成，萬 能

(1.西安工業大學 機電工程學院，西安710021；2.西北工業大學 機電學院，西安 710072)

生產中監控汽車車身質量變化是提升汽車制造能力的重要手段，目前汽車的在線檢測廣泛采用三坐標測量機進行[1-2]。而接觸式測量的低下效率造成難以提升質量抽檢率。激光雷達作為非接觸式測量設備具有測量精度高、速度快和易便攜的特點，目前有大量研究[3-6]聚焦于其在航空航天等大尺寸零部件檢測中的應用，特別是與工業機器人的結合，極大的改變了激光雷達的工作狀態，將激光雷達從單一位置工作模式提升到多位置工作模式，在這些應用中激光雷達的使用提高了測量的精度、自動化程度和效率。但這類激光雷達測量應用中對機器人的工作過程關注的還不夠。尤其在激光雷達用于汽車車身的尺寸測量時，由于待測量特征數量多、分布分散且方向各異，因此引入工業機器人核心是實現布設多個測量站位。借助六自由度工業機器人夾持激光雷達，將其推送到規劃的位置并保證規劃的姿態，其關鍵是對于大跨度空間下機器人與測量設備結合應用的可達性問題，而非工業機器人的精度。因為基于兩坐標系轉換的轉站原理可以校對機器人定位誤差對激光雷達站位的影響[7]。

國內外工業機器人應用研究中，國內外不少學者對工業機器人工作空間的奇異點回避、關節扭矩的估計方法、精度補償方法以及路徑跟蹤誤差等進行了研究[8-10]，這些研究可以使工業機器人的絕對定位精度達到重復定位精度水平，減少工業機器人的路徑跟蹤誤差。……