發(fā)布時(shí)間：2018-07-03 21:15

  本文選題：工業(yè)機(jī)器人 + 標(biāo)定　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來越廣泛,人們對(duì)工業(yè)機(jī)器人的精度也提出了更高的要求。工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度高,但其絕對(duì)定位精度低的特點(diǎn)限制了其在一些領(lǐng)域中的應(yīng)用。標(biāo)定技術(shù)是目前提高工業(yè)機(jī)器人絕對(duì)定位精度的最有效的方法之一。本文通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行研究,旨在提高工業(yè)機(jī)器人的絕對(duì)定位精度。本文以IRB4600型工業(yè)機(jī)器人為研究對(duì)象,首先根據(jù)D-H建模方法,建立了工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的推導(dǎo),采用Robotics工具箱對(duì)所建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。對(duì)影響機(jī)器人末端定位精度的因素進(jìn)行了分析,針對(duì)D-H模型在平行軸處的奇異性和參數(shù)突變性的問題,本文采用MDH建模方法在平行軸處建模,然后基于微分變換的思想推導(dǎo)出了機(jī)器人的定位誤差模型,采用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),采用預(yù)補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)機(jī)器人進(jìn)行誤差補(bǔ)償。誤差模型中存在的冗余性參數(shù)會(huì)對(duì)參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響。針對(duì)這一情況,首先在理論上分析了誤差模型中的冗余參數(shù)對(duì)參數(shù)辨識(shí)精度的影響,然后采用Khalil提出的誤差分析方法,通過對(duì)相鄰關(guān)節(jié)幾何關(guān)系的推導(dǎo),分析了不同結(jié)構(gòu)的串聯(lián)機(jī)器人位置誤差模型中的冗余性參數(shù)。最后以IRB4600型工業(yè)機(jī)器人為對(duì)象對(duì)冗余性參數(shù)的分析進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。在機(jī)器人的整個(gè)工作空間內(nèi)采集標(biāo)定所需的數(shù)據(jù),對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過標(biāo)定機(jī)器人的絕對(duì)定位精度提高了89.75%,機(jī)器人的末端絕對(duì)定位誤差可保證在0.5mm以內(nèi)。通過對(duì)比采集點(diǎn)處去除冗余參數(shù)和未去除冗余參數(shù)的誤差補(bǔ)償結(jié)果,驗(yàn)證了冗余參數(shù)分析的正確性。另外對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了較小的局部工作空間的標(biāo)定實(shí)驗(yàn),通過在局部工作空間內(nèi)和局部工作空間外采集測(cè)試點(diǎn),來對(duì)比兩次不同范圍標(biāo)定的誤差補(bǔ)償效果,結(jié)果顯示通過縮小標(biāo)定空間,可以進(jìn)一步提高機(jī)器人在標(biāo)定空間內(nèi)的絕對(duì)定位精度。
[Abstract]:With the wide application of industrial robots, the precision of industrial robots is required more and more. The repeated positioning accuracy of industrial robot is high, but its low absolute positioning accuracy limits its application in some fields. Calibration technology is one of the most effective methods to improve the absolute positioning accuracy of industrial robots. In this paper, the kinematics calibration technology of industrial robot is studied to improve the absolute positioning accuracy of industrial robot. In this paper, IRB4600 industrial robot is taken as the research object. Firstly, according to D-H modeling method, the kinematics model of industrial robot is established, and the forward kinematics and inverse kinematics are deduced. The kinematics model is simulated by Robotics toolbox. The factors that affect the precision of robot terminal positioning are analyzed. In view of the singularity of D-H model at the parallel axis and the problem of parameter mutation, the MDH modeling method is used to model the parallel axis. Then, based on the idea of differential transformation, the positioning error model of the robot is derived. The least square method is used to identify the parameters, and the pre-compensation method is used to compensate the robot error. The accuracy of parameter identification is greatly affected by redundant parameters in the error model. In order to solve this problem, the influence of redundant parameters in error model on the accuracy of parameter identification is theoretically analyzed, and then the geometric relationship of adjacent joints is deduced by using the error analysis method proposed by Khalil. The redundant parameters in the position error model of series robot with different structures are analyzed. Finally, the redundant parameters of IRB 4600 industrial robot are simulated and verified. The calibration data are collected in the whole workspace of the robot and the calibration experiment is carried out. The experimental results show that the absolute positioning accuracy of the calibrated robot is improved by 89.75, and the absolute positioning error of the robot can be guaranteed within 0.5mm. The correctness of redundant parameter analysis is verified by comparing the error compensation results of removing redundant parameters and not removing redundant parameters at acquisition points. In addition, the small local workspace calibration experiment is carried out, and the error compensation effect of two different calibration ranges is compared by collecting the test points in the local workspace and outside the local workspace. The results show that the absolute positioning accuracy of the robot in the calibration space can be further improved by reducing the calibration space.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2095026