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新型可重构混联机器人Tricept-IV运动学标定方法研究

作 者: 李东辉
导 师: 黄田;宋轶民
学 校: 天津大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 混联机器人 误差映射模型 误差参数辨识 运动学标定 激光跟踪仪
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 78次
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内容摘要


本文密切结合汽车工业对先进零部件制造装备的重大需求,在国家863计划重点项目课题的资助下,系统研究了新型五坐标可重构混联机器人Tricept-IV的运动学标定方法,内容涉及机构位置分析、误差映射模型、参数辨识、几何误差源分析、误差补偿及相应的计算机仿真等。论文取得以下研究成果:1)利用矢量法建立了含冗余驱动副的5自由度混联机器人Tricept-IV的位置正逆解模型,并借助数值迭代法与全空间比例分配法获得其位置正逆解算法。2)将Tricept-IV并联机构各支链被动关节的姿态误差矢量分解为与位形无关的结构误差和随位形变化的许动方向误差两部分,利用闭环约束方程得到各被动关节许动误差与几何误差参数间的约束关系,进而得到动平台位姿误差与几何误差参数间的误差映射模型,结合串联结构误差传递关系最终构造出Tricept-IV机器人全误差参数映射模型。3)建立了基于激光跟踪仪误差参数辨识模型,根据误差参数数量级将误差源分为测量坐标系误差、机器人零位误差和几何误差三类,并将其辨识与补偿过程分为三个阶段逐级进行;利用辨识矩阵的最简阶梯行列式的性质将几何误差源分为独立项、相关项和零项三类,并选用了修正系统输入的在线补偿策略。4)以简化误差参数辨识矩阵的条件数为评价指标,综合考虑辨识精度和效率,对测量点位置和数目进行了优化,有效地提高了辨识模型的鲁棒性;计算机仿真结果验证了本文所述运动学标定方法的正确性和有效性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 课题研究背景和意义  7-11
  1.2 国内外研究现状综述  11-13
    1.2.1 误差建模  11-12
    1.2.2 运动学标定  12-13
  1.3 本文的主要研究内容  13-15
第二章 混联机器人 Tricept-Ⅳ误差建模方法研究  15-29
  2.1 引言  15
  2.2 机构简介与坐标系建立  15-17
  2.3 位置分析  17-23
    2.3.1 位置逆解  18-21
    2.3.2 位置正解  21-23
  2.4 误差建模  23-28
    2.4.1 坐标系建立和几何误差源定义  23-25
    2.4.2 误差映射模型  25-28
  2.5 小结  28-29
第三章 运动学标定方法研究  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 参数辨识基本原理  29-30
  3.3 基于激光跟踪仪检测信息的参数辨识模型  30-38
    3.3.1 分步辨识模型  31-35
    3.3.2 误差源分析  35-38
  3.4 误差补偿  38-39
  3.5 小结  39-40
第四章 计算机仿真  40-48
  4.1 引言  40
  4.2 运动学标定仿真研究  40-46
    4.2.1 误差影响系数分析  40-41
    4.2.2 辨识模型仿真  41-42
    4.2.3 测量点规划  42-44
    4.2.4 运动学标定仿真  44-46
  4.3 结论  46-48
第五章 全文结论  48-50
  5.1 结论  48-49
  5.2 工作展望  49-50
参考文献  50-54
发表论文及参加科研情况说明  54-55
致谢  55

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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