We present a robot kinematic calibration method that combines complementary calibration approaches: self-contact, planar constraints, and self-observation. We analyze the estimation of the end effector parameters, joint offsets of the manipulators, and calibration of the complete kinematic chain (DH parameters). The results are compared with ground truth measurements provided by a laser tracker. Our main findings are: (1) When applying the complementary calibration approaches in isolation, the self-contact approach yields the best and most stable results. (2) All combinations of more than one approach were always superior to using any single approach in terms of calibration errors and the observability of the estimated parameters. Combining more approaches delivers robot parameters that better generalize to the workspace parts not used for the calibration. (3) Sequential calibration, i.e. calibrating cameras first and then robot kinematics, is more effective than simultaneous calibration of all parameters. In real experiments, we employ two industrial manipulators mounted on a common base. The manipulators are equipped with force/torque sensors at their wrists, with two cameras attached to the robot base, and with special end effectors with fiducial markers. We collect a new comprehensive dataset for robot kinematic calibration and make it publicly available. The dataset and its analysis provide quantitative and qualitative insights that go beyond the specific manipulators used in this work and apply to self-contained robot kinematic calibration in general.

我们提出了一种机器人运动学校准方法，该方法结合了互补校准方法：自接触、平面约束和自我观察。我们分析了末端执行器参数的估计、机械手的关节偏移以及完整运动链（DH 参数）的校准。结果与激光跟踪器提供的地面实况测量值进行比较。我们的主要发现是： (1) 当单独应用互补校准方法时，自接触方法产生最好和最稳定的结果。(2) 在校准误差和估计参数的可观察性方面，一种以上方法的所有组合总是优于使用任何一种方法。结合更多方法提供机器人参数，可以更好地推广到未用于校准的工作区部分。(3) 顺序标定，即先标定相机，再标定机器人运动学，比同时​​标定所有参数更有效。在实际实验中，我们使用安装在一个公共底座上的两个工业机械手。机械手在手腕上配备了力/扭矩传感器，两个摄像头连接到机器人底座，以及带有基准标记的特殊末端执行器。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。(3)顺序标定，即先标定相机，再标定机器人运动学，比同时​​标定所有参数更有效。在实际实验中，我们使用安装在一个公共底座上的两个工业机械手。机械手在手腕上配备了力/扭矩传感器，两个摄像头连接到机器人底座，以及带有基准标记的特殊末端执行器。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。(3)顺序标定，即先标定相机，再标定机器人运动学，比同时​​标定所有参数更有效。在实际实验中，我们使用安装在一个公共底座上的两个工业机械手。机械手在手腕上配备了力/扭矩传感器，两个摄像头连接到机器人底座，以及带有基准标记的特殊末端执行器。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。在实际实验中，我们使用安装在一个公共底座上的两个工业机械手。机械手在手腕上配备了力/扭矩传感器，两个摄像头连接到机器人底座，以及带有基准标记的特殊末端执行器。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。在实际实验中，我们使用安装在一个公共底座上的两个工业机械手。机械手在手腕上配备了力/扭矩传感器，两个摄像头连接到机器人底座，以及带有基准标记的特殊末端执行器。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。我们为机器人运动学校准收集了一个新的综合数据集，并将其公开。该数据集及其分析提供了定量和定性的见解，这些见解超出了这项工作中使用的特定操纵器，并适用于一般的自包含机器人运动学校准。