基于LPMS-B的機(jī)器人末端姿態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)物體的姿態(tài)檢測(cè)，常采用的設(shè)備有激光跟蹤儀和姿態(tài)傳感器。激光跟蹤儀能高精度的檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的姿態(tài)，但是由于其價(jià)格昂貴，而無(wú)法得到廣泛的應(yīng)用。姿態(tài)傳感器由于價(jià)格適中以及其所具備的良好的動(dòng)態(tài)性能被廣泛運(yùn)用于運(yùn)動(dòng)物體的姿態(tài)檢測(cè)，比如無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、車(chē)輛系統(tǒng)以及機(jī)器人控制系統(tǒng)等。因此，基于傳感器的姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)具有巨大的應(yīng)用潛力，是一個(gè)值得深入研究的方向。本文就陀螺儀、加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)構(gòu)成的九軸無(wú)線(xiàn)姿態(tài)傳感器(LPMS-B)檢測(cè)系統(tǒng)的姿態(tài)解算和數(shù)

2、據(jù)融合算法進(jìn)行研究，并基于OTC機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)對(duì)姿態(tài)檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，包括姿態(tài)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、姿態(tài)解算算法和數(shù)據(jù)融合算法的研究成果。
　　(2)對(duì)提高機(jī)器人末端姿態(tài)檢測(cè)精度的數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行研究，闡述了基于四元數(shù)的姿態(tài)更新算法、改進(jìn)的高斯牛頓算法(IGN)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行卡爾曼濾波和互補(bǔ)濾波數(shù)據(jù)融合，提出了構(gòu)建基于LPMS-B及相關(guān)數(shù)據(jù)融合算法的檢測(cè)方法以實(shí)現(xiàn)機(jī)

3、器人末端姿態(tài)的精確檢測(cè)。為了能夠更好的進(jìn)行機(jī)器人末端姿態(tài)檢測(cè)，設(shè)計(jì)了基于陀螺儀的機(jī)床實(shí)驗(yàn)和基于加速度計(jì)的電梯實(shí)驗(yàn)，以此驗(yàn)證陀螺儀和加速度計(jì)采集數(shù)據(jù)的有效性。
　　(3)基于OTC機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，分別設(shè)計(jì)了機(jī)器人單軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和機(jī)器人多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改進(jìn)的高斯牛頓算法、基于改進(jìn)的四元數(shù)卡爾曼濾波數(shù)據(jù)融合算法和基于改進(jìn)的四元數(shù)互補(bǔ)濾波數(shù)據(jù)融合算法進(jìn)行姿態(tài)解算，并對(duì)比解算結(jié)果，得出基于改進(jìn)的四元數(shù)互補(bǔ)濾波數(shù)據(jù)融合算法為最優(yōu)姿態(tài)解