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高速并联机械人运动学标定方法研究

作 者: 李毅
导 师: 梅江平
学 校: 天津大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 并联机器人 误差建模 运动学标定 激光跟踪仪 Delta
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 132次
引 用: 4次
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内容摘要


本文依托国家高技术研究发展计划(863计划)项目“高速包装机器人及其成套装备”,以该高速并联机器人——Delta机器人为对象,针对其本体关键技术中的精度问题,在运动学标定方面以机器人机构学、系统辨识理论和计算机仿真技术为工具进行了相关研究。论文取得如下成果:运用空间矢量链方法和误差分离技术,构造了Delta机器人误差模型,分离影响该机器人末端可控与不可控误差的几何误差源,得到影响末端姿态精度的几何误差源共有12项,影响末端位置精度的几何误差源共有36项。该方法亦适合其他含平行四边形支链的并联机构。设计了合理的关键零部件装配与基础精度检测工艺以及相应的工装卡具,确保机器人具备一定的基础精度。针对运动学标定,合理简化了Delta机器人误差模型,建立了包含24项参数误差的系统模型;建立了基于激光跟踪仪的参数辨识模型;以误差参数辨识矩阵条件数为评价指标,探讨了合理设置末端动平台测量位置和数目的方法,有效的提高了参数辨识模型的鲁棒性。建立了包含24项参数的正逆解模型,解决了控制模型结构和参数与误差模型不一致问题。提出了两种误差软件补偿方法,即修改系统几何参数法和修正系统输入法。选择修正系统输入法实现末端位置误差软件补偿的策略,计算机仿真和实验结果均验证了所提出的运动学标定方法的正确性和有效性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 课题研究背景及意义  7-9
  1.2 国内外研究现状综述  9-13
    1.2.1 误差建模  9-10
    1.2.2 运动学标定  10-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
  1.4 文章章节安排  14-15
第二章 误差建模与基础精度检测  15-29
  2.1 引言  15
  2.2 工作原理与位置逆解  15-19
  2.3 误差建模  19-23
    2.3.1 坐标系建立和几何误差源分析  19-21
    2.3.2 误差映射模型  21-22
    2.3.3 误差源分离  22-23
  2.4 基础精度检测  23-27
  2.5 小结  27-29
第三章 运动学标定方法研究  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 24 项误差参数建模  29-35
    3.2.1 简化误差参数模型的前提  29-30
    3.2.2 建立标定坐标系  30-31
    3.2.3 24 项参数逆解模型  31-32
    3.2.4 24 项参数正解模型  32-33
    3.2.5 24 项参数误差摄动模型  33-35
  3.3 参数辨识模型  35-37
  3.4 误差补偿  37-39
  3.5 小结  39-40
第四章 计算机仿真  40-53
  4.1 引言  40
  4.2 24 项参数模型程序化  40-42
  4.3 误差传递系数  42-46
  4.4 运动学标定仿真  46-52
    4.4.1 辨识模型仿真  46-47
    4.4.2 测点规划  47-49
    4.4.3 运动学标定仿真  49-52
  4.5 小结  52-53
第五章 运动学标定实验  53-66
  5.1 引言  53
  5.2 激光跟踪仪仪器简介  53-55
  5.3 运动学标定实验  55-64
    5.3.1 Delta 机器人重复定位精度检测  55-56
    5.3.2 Delta 机器人末端姿态误差检测  56-59
    5.3.3 Delta 机器人零点调整  59
    5.3.4 Delta 机器人标定前末端位置误差检测  59-61
    5.3.5 Delta 机器人参数辨识与误差补偿  61
    5.3.6 Delta 机器人标定后末端位置误差检测  61-64
  5.4 影响末端位置误差的其他因素  64-65
  5.5 小结  65-66
第六章 结论与展望  66-68
  6.1 全文结论  66
  6.2 未来工作展望  66-68
参考文献  68-73
发表论文和参加科研情况说明  73-74
致谢  74

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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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