本文選題：工業(yè)機器人 + 標定��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著工業(yè)機器人的應用范圍越來越廣泛,人們對工業(yè)機器人的精度也提出了更高的要求。工業(yè)機器人的重復定位精度高,但其絕對定位精度低的特點限制了其在一些領域中的應用。標定技術(shù)是目前提高工業(yè)機器人絕對定位精度的最有效的方法之一。本文通過對工業(yè)機器人運動學標定技術(shù)進行研究,旨在提高工業(yè)機器人的絕對定位精度。本文以IRB4600型工業(yè)機器人為研究對象,首先根據(jù)D-H建模方法,建立了工業(yè)機器人的運動學模型,進行了正運動學和逆運動學的推導,采用Robotics工具箱對所建立的運動學模型進行了仿真驗證。對影響機器人末端定位精度的因素進行了分析,針對D-H模型在平行軸處的奇異性和參數(shù)突變性的問題,本文采用MDH建模方法在平行軸處建模,然后基于微分變換的思想推導出了機器人的定位誤差模型,采用最小二乘法進行參數(shù)辨識,采用預補償?shù)姆绞綄C器人進行誤差補償。誤差模型中存在的冗余性參數(shù)會對參數(shù)辨識的準確性產(chǎn)生很大的影響。針對這一情況,首先在理論上分析了誤差模型中的冗余參數(shù)對參數(shù)辨識精度的影響,然后采用Khalil提出的誤差分析方法,通過對相鄰關(guān)節(jié)幾何關(guān)系的推導,分析了不同結(jié)構(gòu)的串聯(lián)機器人位置誤差模型中的冗余性參數(shù)。最后以IRB4600型工業(yè)機器人為對象對冗余性參數(shù)的分析進行了仿真驗證。在機器人的整個工作空間內(nèi)采集標定所需的數(shù)據(jù),對機器人進行了標定實驗。實驗結(jié)果表明,經(jīng)過標定機器人的絕對定位精度提高了89.75%,機器人的末端絕對定位誤差可保證在0.5mm以內(nèi)。通過對比采集點處去除冗余參數(shù)和未去除冗余參數(shù)的誤差補償結(jié)果,驗證了冗余參數(shù)分析的正確性。另外對機器人進行了較小的局部工作空間的標定實驗,通過在局部工作空間內(nèi)和局部工作空間外采集測試點,來對比兩次不同范圍標定的誤差補償效果,結(jié)果顯示通過縮小標定空間,可以進一步提高機器人在標定空間內(nèi)的絕對定位精度。
[Abstract]:With the wide application of industrial robots, the precision of industrial robots is required more and more. The repeated positioning accuracy of industrial robot is high, but its low absolute positioning accuracy limits its application in some fields. Calibration technology is one of the most effective methods to improve the absolute positioning accuracy of industrial robots. In this paper, the kinematics calibration technology of industrial robot is studied to improve the absolute positioning accuracy of industrial robot. In this paper, IRB4600 industrial robot is taken as the research object. Firstly, according to D-H modeling method, the kinematics model of industrial robot is established, and the forward kinematics and inverse kinematics are deduced. The kinematics model is simulated by Robotics toolbox. The factors that affect the precision of robot terminal positioning are analyzed. In view of the singularity of D-H model at the parallel axis and the problem of parameter mutation, the MDH modeling method is used to model the parallel axis. Then, based on the idea of differential transformation, the positioning error model of the robot is derived. The least square method is used to identify the parameters, and the pre-compensation method is used to compensate the robot error. The accuracy of parameter identification is greatly affected by redundant parameters in the error model. In order to solve this problem, the influence of redundant parameters in error model on the accuracy of parameter identification is theoretically analyzed, and then the geometric relationship of adjacent joints is deduced by using the error analysis method proposed by Khalil. The redundant parameters in the position error model of series robot with different structures are analyzed. Finally, the redundant parameters of IRB 4600 industrial robot are simulated and verified. The calibration data are collected in the whole workspace of the robot and the calibration experiment is carried out. The experimental results show that the absolute positioning accuracy of the calibrated robot is improved by 89.75, and the absolute positioning error of the robot can be guaranteed within 0.5mm. The correctness of redundant parameter analysis is verified by comparing the error compensation results of removing redundant parameters and not removing redundant parameters at acquisition points. In addition, the small local workspace calibration experiment is carried out, and the error compensation effect of two different calibration ranges is compared by collecting the test points in the local workspace and outside the local workspace. The results show that the absolute positioning accuracy of the robot in the calibration space can be further improved by reducing the calibration space.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242.2

【參考文獻】

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本文編號：2095026