工業(yè)機器人以其操作速度快、效率高、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)靈活、重復(fù)性高等優(yōu)點,在自動化生產(chǎn)、智能化制造中扮演著越來越重要的角色,尤其在高精度、高強度、高風(fēng)險等工程中正發(fā)揮著不可替代的作用。隨著工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,對機器人的作業(yè)精度、工作性能提出了越來越高的要求。影響機器人作業(yè)精度的因素較多,不僅來源于機器人零部件加工裝配和運動控制算法,還包括了機器人使用過程中產(chǎn)生的碰撞、磨損、彈性或非彈性變形。對機器人進行標定和誤差補償,是提高機器人作業(yè)精度的有效手段。本文從高精度作業(yè)離線編程的應(yīng)用需求出發(fā),通過仿真與實驗相結(jié)合,研究機器人多模式標定技術(shù)與多源誤差建模方法,探討軌跡誤差和非線性誤差的預(yù)測補償方法,從而完善機器人精度提高方法,實現(xiàn)最大程度地優(yōu)化離線編程作業(yè)。（1）研究含幾何參數(shù)誤差的機器人逆運動學(xué)求解問題,分別提出了完整解析解優(yōu)化選取算法和基于改進雅可比迭代的關(guān)節(jié)微小增量方法,從而為機器人實時控制提供了一種高效的計算方法。基于微分運動原理和偏微分方程理論分析機器人在幾何參數(shù)誤差影響下產(chǎn)生的位置誤差與姿態(tài)誤差,利用單因素實驗探討機器人定位誤差對外負載變化和溫度變化的敏感度,采用... 

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 機器人標定與補償技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 測量設(shè)備與測量方法
        1.2.2 機器人運動學(xué)標定
        1.2.3 機器人非運動學(xué)標定
        1.2.4 機器人誤差補償技術(shù)
    1.3 機器人標定與補償技術(shù)存在的不足
    1.4 研究意義與主要研究內(nèi)容
第二章 串聯(lián)機器人運動學(xué)理論研究
    2.1 機器人正運動學(xué)分析
        2.1.1 位姿描述及坐標變換
        2.1.2 歐拉角與方向余弦矩陣
        2.1.3 機器人運動學(xué)模型
    2.2 機器人運動學(xué)參數(shù)誤差研究
        2.2.1 微分運動原理分析
        2.2.2 運動學(xué)位姿誤差模型構(gòu)建
    2.3 機器人逆運動學(xué)分析
        2.3.1 機器人的運動雅可比
        2.3.2 解析解優(yōu)化選取方法探討
        2.3.3 含幾何參數(shù)誤差的機器人逆解研究
        2.3.4 逆解方法可行性驗證
    2.4 本章小結(jié)
第三章 機器人非運動學(xué)標定方法研究
    3.1 機器人非幾何參數(shù)誤差研究
        3.1.1 非幾何參數(shù)誤差影響分析
        3.1.2 柔性誤差建模對象分析
        3.1.3 線性柔度誤差模型構(gòu)建
    3.2 機器人剛?cè)狁詈衔蛔苏`差模型研究
        3.2.1 剛?cè)狁詈衔蛔苏`差模型準確性驗證
        3.2.2 基于參數(shù)誤差分類的冗余消除法
        3.2.3 幾何誤差與柔性誤差的耦合影響
        3.2.4 位姿誤差模型的建模方法分析
    3.3 全位姿測量優(yōu)化方法研究
        3.3.1 全位姿測量工具與數(shù)據(jù)獲取
        3.3.2 測量點智能尋優(yōu)選取策略
        3.3.3 最佳測量位姿數(shù)選定方法
        3.3.4 智能選取策略的仿真驗證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 多模式標定技術(shù)與快速補償方法研究
    4.1 基于模型的精度提高方法研究
        4.1.1 多模式標定及模型優(yōu)化方法研究
        4.1.2 機器人笛卡爾空間攝動補償方法
    4.2 軌跡誤差補償技術(shù)研究
        4.2.1 軌跡誤差補償問題探討
        4.2.2 多目標優(yōu)化方法研究
        4.2.3 軌跡修正方法的仿真驗證
    4.3 機器人多模式標定與補償系統(tǒng)開發(fā)
        4.3.1 開發(fā)與運行環(huán)境
        4.3.2 軟件功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.3.3 多模式標定與離線優(yōu)化系統(tǒng)實現(xiàn)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 非模型法的精度綜合提高方法研究
    5.1 姿態(tài)變化下的定點補償研究
        5.1.1 位置與誤差的相關(guān)性分析
        5.1.2 定點誤差分析與建模
    5.2 空間插值補償方法研究
        5.2.1 空間IDSW插值補償法
        5.2.2 插值補償法的仿真實驗
    5.3 GA-DNN非線性誤差補償方法研究
        5.3.1 非線性回歸預(yù)測方法分析
        5.3.2 DNN模型構(gòu)建與優(yōu)化
    5.4 非線性柔性誤差補償方法研究
        5.4.1 關(guān)節(jié)非線性變形分析
        5.4.2 基于線性分段法的柔度誤差模型
    5.5 本章小結(jié)
第六章 機器人標定與誤差補償實驗研究
    6.1 機器人標定和補償實驗平臺
        6.1.1 實驗平臺及設(shè)備簡介
        6.1.2 測量系統(tǒng)參考坐標系構(gòu)建
        6.1.3 法蘭坐標系與工具坐標系
    6.2 機器人多模式標定與綜合補償實驗
        6.2.1 非運動學(xué)標定與誤差補償實驗研究
        6.2.2 定位誤差補償與軌跡修正實驗驗證
        6.2.3 運動學(xué)標定優(yōu)化與精度綜合提高實驗
    6.3 機器人性能測量評定
        6.3.1 位姿準確度和重復(fù)性檢測
        6.3.2 距離準確度和重復(fù)性檢測
        6.3.3 軌跡準確度和重復(fù)性檢測
    6.4 本章小結(jié)
主要結(jié)論與展望
    主要結(jié)論
    展望
創(chuàng)新點
致謝
參考文獻
附錄一 :作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
附錄二 :實驗數(shù)據(jù)


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種新型機器人自標定裝置及其算法[J]. 谷樂豐,楊桂林,方灶軍,王仁成,鄭天江.  機器人. 2020(01)
[2]基于雙模糊滑�？刂频臋C器人運動軌跡跟蹤誤差仿真[J]. 宋強,龔弘,趙家嶠,姚素剛,公茂法.  中國工程機械學(xué)報. 2017(05)
[3]基于單目視覺的GPS輔助相機外參數(shù)標定[J]. 吳修振,劉剛,于鳳全,張源原.  光學(xué)精密工程. 2017(08)
[4]六自由度工業(yè)機器人運動學(xué)標定方法[J]. 楊小磊,叢明,劉冬,白云飛.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(S1)
[5]工業(yè)機器人參數(shù)辨識及誤差補償方法研究[J]. 齊飛,平雪良,劉潔,蔣毅.  機械傳動. 2015(09)
[6]旋量理論與CPA技術(shù)結(jié)合的機器人位置誤差標定方法[J]. 張秀珩,柳洪義,羅忠,王菲.  機械設(shè)計與制造. 2015(09)
[7]Determination of optimal samples for robot calibration based on error similarity[J]. Tian Wei,Mei Dongqi,Li Pengcheng,Zeng Yuanfan,Hong Peng,Zhou Wei.  Chinese Journal of Aeronautics. 2015(03)
[8]空間網(wǎng)格化的機器人變參數(shù)精度補償技術(shù)[J]. 洪鵬,田威,梅東棋,曾遠帆.  機器人. 2015(03)
[9]基于MDH模型的工業(yè)機器人標定算法與實驗研究[J]. 戚禎祥,葉超強,吳建華,熊振華.  制造業(yè)自動化. 2015(04)
[10]面向飛機自動化裝配的工業(yè)機器人標定技術(shù)[J]. 梅東棋,田威,廖文和.  航空精密制造技術(shù). 2015(01)

博士論文
[1]基于公垂線模型的串聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)標定方法研究[D]. 喬昱.華中科技大學(xué) 2017
[2]多自由度串聯(lián)機器人關(guān)節(jié)摩擦分析與低速高精度運動控制[D]. 吳文祥.浙江大學(xué) 2013
[3]飛機自動化裝配工業(yè)機器人精度補償方法與實驗研究[D]. 周煒.南京航空航天大學(xué) 2012
[4]基于指數(shù)積公式的串聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)標定方法研究[D]. 何銳波.華中科技大學(xué) 2010
[5]面向測量的多關(guān)節(jié)運動機構(gòu)誤差模型及標定技術(shù)研究[D]. 王一.天津大學(xué) 2009
[6]機器人位姿誤差的分析與綜合[D]. 焦國太.北京工業(yè)大學(xué) 2002

碩士論文
[1]工業(yè)機器人運動學(xué)標定及剛度辨識的研究[D]. 戴孝亮.華南理工大學(xué) 2013
[2]面向飛機裝配的機器人運動軌跡和姿態(tài)離線規(guī)劃與在線調(diào)整方法研究[D]. 周衛(wèi)雪.南京航空航天大學(xué) 2012
[3]工業(yè)機器人運動學(xué)標定與誤差補償研究[D]. 奚陶.華中科技大學(xué) 2012



本文編號：3160159