【摘要】：近年來,世界各國對制造業(yè)的發(fā)展越來越重視,德國、美國、中國相繼提出“工業(yè)4.0計劃”、“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、“中國制造2025計劃”,將其作為本國重要決策為制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。而隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展,機器人的應(yīng)用范圍越來越廣,加工任務(wù)也越來越復(fù)雜,這就要求機器人具備較高的絕對定位精度來滿足制造行業(yè)發(fā)展的基本要求。在工業(yè)機器人生產(chǎn)和使用過程中,由于零件制造的不精確、裝配時不可避免的偏差以及使用過程中的磨損,這些誤差因素都將會直接對末端執(zhí)行器的位姿誤差產(chǎn)生影響。因此,為了提高機器人引導(dǎo)系統(tǒng)精度,對機器人引導(dǎo)系統(tǒng)的位姿校準方法進行了研究。首先,利用絕對關(guān)節(jié)測量臂和基于錐孔靶標末的間接測量方法對機器人末端位姿進行采集和計算,并將得到的位姿信息直接反饋;然后,結(jié)合參數(shù)連續(xù)的基于指數(shù)積公式的誤差模型識別出機器人實際運動學(xué)參數(shù),并對機器人的位姿誤差進行補償,從而達到提高機器人絕對精度的目標。主要研究工作內(nèi)容如下:1)利用指數(shù)積相關(guān)的理論知識建立KUKA-kr5arc型工業(yè)機器人的正向運動學(xué)指數(shù)積模型;2)在指數(shù)積模型的基礎(chǔ)上建立參數(shù)連續(xù)的誤差模型,并利用李群李代數(shù)的相關(guān)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)對誤差模型進行化簡,從而減小了參數(shù)辨識過程中的計算量和復(fù)雜程度;3)研究機器人末端位姿和剛體位姿的間接測量方法,并提出一種基于錐孔靶標的5點間接測量方法,解決直接對機器人位姿進行測量過程復(fù)雜及姿態(tài)測量精度難以評價的問題;4)利用ROMER-RA7520型絕對關(guān)節(jié)臂測量機對機器人末端位姿進行數(shù)據(jù)采集,并結(jié)合指數(shù)積模型對KUKA-kr5arc型工業(yè)機器人進行位姿校準仿真實驗,驗證該校準方法的有效性和可行性。
【圖文】：

第 2 章 機器人運動學(xué)模型及誤差模型1ξ6ξ5ξ4ξ3ξ2ξSO(P)S12PSZSXSY5P3PTOTZTYTXTP圖 6 KR5arc 型工業(yè)機器人指數(shù)積坐標系示意圖Fig.6 KR5arc type industrial robot index of the coordinate system

并擬合 3 個坐標軸的方向矢量；最后，通過旋轉(zhuǎn)矩陣得到位姿參數(shù)。此方法不但操作過程繁瑣，還有可能引入很多不確定的誤差因素，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可信度降低。因此，設(shè)計帶有多個標準錐孔的專用靶標，將其作為工具安裝到機器人末端，以錐孔中心坐標為原點構(gòu)建靶標坐標系，，標定出靶標坐標系與法蘭盤坐標系之間的變換關(guān)系，從而，將機器人末端位姿的高精度測量轉(zhuǎn)換為點坐標的高精度測量，以間接測量方法代替了直接測量方法，解決直接進行位姿測量過程復(fù)雜及姿態(tài)測量精度難以評價的問題，同時也簡化了機器人位姿數(shù)據(jù)采集的過程、節(jié)省了時間。為了能夠多次、靈活的使用錐孔靶標，將靶標分成三個獨立的部分進行設(shè)計：連接桿、可以裝卸的標準錐孔和帶有螺紋孔的平板。1）連接桿的設(shè)計連接桿的作用是將帶有螺紋孔平板與 KR5arc 型工業(yè)機器人末端法蘭盤相連接。從 KR5arc 工業(yè)機器人規(guī)格中查閱到機器人法蘭盤的形狀和技術(shù)數(shù)據(jù)如圖 8 所示。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2571031