在機(jī)器人的應(yīng)用中根據(jù)任務(wù)和需求的不同需要經(jīng)常更換末端工具。機(jī)器人的絕對定位精度以及工具系的精度共同決定了軌跡規(guī)劃的準(zhǔn)確性,因此機(jī)器人的運動學(xué)標(biāo)定以及工具系的標(biāo)定具有重要的研究意義。圍繞機(jī)器人運動學(xué)標(biāo)定,在保證機(jī)器人重復(fù)定位精度的基礎(chǔ)上,本文采用了軸線測量法對機(jī)器人進(jìn)行運動學(xué)標(biāo)定。文中首先闡述了運動學(xué)標(biāo)定原理;然后對軸線測量法中的參數(shù)辨識算法進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo),并根據(jù)誤差傳遞法定義了靈敏度公式,對參數(shù)辨識公式求靈敏度,修正了參數(shù)辨識公式;最后根據(jù)其標(biāo)定原理設(shè)計了標(biāo)定實驗,詳述了運動學(xué)標(biāo)定實驗步驟。圍繞機(jī)器人工具系的標(biāo)定,受到軸線測量法的啟發(fā),針對激光位移傳感器這一類的工具,提出了一種基于雙PSD標(biāo)定裝置的工具系標(biāo)定方法。首先闡述了工具坐標(biāo)系標(biāo)定的原理;然后推導(dǎo)了工具系參數(shù)辨識的公式;最后根據(jù)工具系標(biāo)定原理設(shè)計了工具系標(biāo)定實驗的步驟。根據(jù)本文中的標(biāo)定方法分別搭建運動學(xué)標(biāo)定以及工具系標(biāo)定的硬件平臺,并開發(fā)了軟件系統(tǒng)。利用該標(biāo)定系統(tǒng)分別進(jìn)行標(biāo)定實驗,將機(jī)器人的絕對定位精度從9.5mm提高到了0.5mm;工具系標(biāo)定后,將離散點的離散程度提高到了1.2mm左右,從而驗證了本文標(biāo)定方法的正確性與可行性... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)器人定位精度示意圖

第1章緒論6照離線編程進(jìn)行工作時，絕對定位精度影響比較大。一般情況下，機(jī)器人的重復(fù)定位精度較高，絕對定位精度較低。提高機(jī)器人絕對定位精度的方法有兩種[6]，一種是減小誤差源的方法，也就是提高機(jī)器人加工及裝配精度，以及采用性能高的控制器，提高其計算精度與控制誤差精度。另一種方法是利用標(biāo)定技術(shù)提高機(jī)器人的絕對定位精度，即在不改變原有機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用測量方法與辨識方法計算出機(jī)器人實際的運動學(xué)模型參數(shù)，將得到的參數(shù)誤差補償?shù)綑C(jī)器人控制器中，從而實現(xiàn)機(jī)器人絕對定位精度的提高。綜上，目前工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)定技術(shù)分為機(jī)器人本體標(biāo)定與機(jī)器人工具系標(biāo)定。其中機(jī)器人本體的標(biāo)定是指機(jī)器人基坐標(biāo)系與末端坐標(biāo)系之間的標(biāo)定；工具系標(biāo)定是指機(jī)器人末端坐標(biāo)系與工具系之間的標(biāo)定，機(jī)器人絕對定位精度會影響到工具系的標(biāo)定。1.2標(biāo)定技術(shù)目的與意義工業(yè)機(jī)器人是高度數(shù)字化與自動化的一種機(jī)電一體化設(shè)備，主要由機(jī)械臂、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，其工作方式有在線示教與離線編程，目前大部分的工業(yè)機(jī)器人都使用的是示教的方式[7]，首先工作人員用示教器控制機(jī)器人到達(dá)指定位姿，然后記錄此時機(jī)器人的位姿，最后讓機(jī)器人按照記錄的一系列位姿進(jìn)行運動。然而在一些強(qiáng)輻射（如圖1.2a）、危險（如圖1.2b）、高熱（如圖1.2c）等場合中，機(jī)器人并不能用現(xiàn)場人工示教的方式工作，就需要對機(jī)器人進(jìn)行離線編程，此時機(jī)器人的工作效果取決于機(jī)器人的絕對定位精度。(a)(b)(c)(d)圖1.2機(jī)器人應(yīng)用案例(a)高溫作業(yè)(b)有毒環(huán)境(c)高壓環(huán)境(d)核輻射環(huán)境

第1章緒論8圖1.3機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)分類如圖1.3所示，本文按照辨識方法的不同，將機(jī)器人運動學(xué)標(biāo)定技術(shù)分為優(yōu)化辨識標(biāo)定法與非優(yōu)化辨識標(biāo)定法，其中優(yōu)化辨識標(biāo)定法是利用最優(yōu)化的方法辨識誤差模型中的自變量，然后將辨識出的自變量補償?shù)綑C(jī)器人模型中，進(jìn)而提高機(jī)器人的絕對定位精度，而非優(yōu)化辨識標(biāo)定法是采用解析或其他的方式辨識出機(jī)器人運動學(xué)模型中的參數(shù)，補償后進(jìn)而提高機(jī)器人的絕對定位精度。在優(yōu)化辨識標(biāo)定法中又可以根據(jù)在測量環(huán)節(jié)中是否構(gòu)成運動學(xué)封閉鏈分為開鏈標(biāo)定法與閉鏈標(biāo)定法，其中開鏈標(biāo)定法表示在測量環(huán)節(jié)中，無需確定測量坐標(biāo)系與機(jī)器人的基坐標(biāo)系之間的位姿關(guān)系，閉鏈標(biāo)定法須將測量坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)通過測量系與基系之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化到基系中，將測量系測得的數(shù)據(jù)作為真值。優(yōu)化辨識標(biāo)定法其步驟主要分為建模、測量、辨識與補償四步。建模部分是根據(jù)機(jī)器人的運動學(xué)模型建立誤差模型；測量部分指的是利用測量設(shè)備測量與誤差模型相對應(yīng)的值；辨識部分是利用最優(yōu)化相關(guān)算法將誤差模型中的自變量辨識出來；補償部分是將辨識出的自變量補償?shù)綑C(jī)器人的模型中。(1)建模部分：標(biāo)定的運動學(xué)模型要滿足連續(xù)性、完備性以及參數(shù)最少原則[10,11]。連續(xù)性意味著末端位姿的連續(xù)變化導(dǎo)致機(jī)器人各軸角度的連續(xù)變化，完備性指的是機(jī)器人的運動學(xué)模型必須有足夠的參數(shù)來描述末端位姿的實際值與名義值之間的偏差；參數(shù)最少原則指的是運動學(xué)模型中沒有冗余的參數(shù)。傳統(tǒng)的S-DH建模方法不滿足完備性與連續(xù)性，而M-DH滿足以上的三個標(biāo)定原則，POE法存在比較抽象的缺點而且求解雅可比矩陣比較困難。PingYang[12]等人提出了一種利用雙球桿動態(tài)測量提高工業(yè)機(jī)器人圓平面運動精度的標(biāo)定方法，采用M-DH方法建立了機(jī)器人的運動學(xué)模型，對EPSONC4A901型工業(yè)

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本文編號：3252785